האם אי פעם אמרו לך שאתה יכול לאגור אנרגיה סולארית בנוחות? ישנם כ-6 סוגים שונים של מערכות אחסון אנרגיה סולארית שתוכלו לאמץ בזמן שנוח לכם. מאמר זה נוצר כדי להאיר לכם מידע עליהם.
אגירת אנרגיה היא אחת ההמצאות המסקרנות היפות של האנושות. זהו אחד היתרונות הבודדים שכדור הארץ קיבל מהפעילות שלנו. מערכות אחסון אנרגיה סולארית הופכות את השימוש באנרגיה סולארית לאטרקטיבית יותר. מכיוון שהשמש מייצרת קרינה תוך שעה שמספיקה לעמוד בדרישות האנרגיה השנתיות שלנו, ניתן לאגור אנרגיה נוספת לשימוש כאשר אין אור שמש.
כבעל בית שיש לו פאנלים סולאריים, יש לך אפשרויות שניתנו במאמר זה כדרכים בהן תוכל לאחסן אנרגיה סולארית. אפשרויות אלו כוללות שימוש בטורבינות, אגירת אנרגיה מחוץ לרשת, אחסון ברשת, ייצור דלקים סולאריים ובריכות סולאריות.
לצד היתרון שיש בכוח גיבוי באירועים של הפסקת חשמל ברשת השירות הציבורי, היישום של כל אחד מסוגי מערכות האחסון הסולאריות עוזר לך לנצל את תעריפי זמן השימוש (TOU). תעריפי ה-TOU הם שחברות רשת החשמל של התקופה גובות גבוה יותר עבור חשמל עקב דרישות אנרגיה גבוהות לרשת בתקופות אלו.
תוכן העניינים
אודות מערכות אחסון אנרגיה סולארית
בדרך כלל, מערכות אחסון אנרגיה מותקנות כדי ללכוד חשמל, לאחסן אותו כאנרגיה כימית, מכנית או תרמית ולשחרר אותה בחזרה כאנרגיה חשמלית בעת הצורך. אחסון אנרגיה חוסך עודפי אנרגיה הנוצרים בתקופות שיא לשימוש עתידי.
ניתן לאמץ סוגים שונים של מערכות אחסון אנרגיה סולארית כדי לקבל כוח גיבוי כאשר הרשת יורדת וכדי להפחית את כמות הכסף שהוצאה על חשבונות החשמל.
כיצד בנויות מערכות אחסון אנרגיה סולארית
לפני שנבחן כיצד בנויות מערכות אחסון אנרגיה סולארית, עלינו לבחון בקצרה את הדרכים הכלליות בהן ניתן לאגור אנרגיה מתחדשת. ניתן לאחסן אנרגיה מתחדשת בצורה כימית ומכנית. אחסון מבוסס על כמה עקרונות פיזיים של חומר.
העיקרון הראשון שעליו בנויות מערכות אגירת אנרגיה סולארית הוא העיקרון של שינוי הטמפרטורה בחומר עם החימום או הקירור שלו. החומר חווה חימום בתפזורת, כאשר ערך האנרגיה המאוחסנת הוא פרופורציונלי ליכולת החום הספציפית של החומר המשמש. זה מוביל לתופעה המכונה חימום הגיוני.
העיקרון השני שעליו ניתן לבנות מערכות אחסון סולאריות הוא העיקרון של חומר המסוגל לספוג או לשחרר חום סמוי בעת מעבר פאזה. אם מעבר פאזה מסוים מלווה בספיגת חום, התהליך ההפוך ישחרר את אותה כמות חום, כך שניתן לאגור את האנרגיה כל עוד שלב מסוים של החומר מתקיים.
השלישי מבוסס על תגובות כימיות. כאן, אנרגיה יוצרת תרכובות כימיות עם קשרים כימיים באנרגיה גבוהה, אשר לאחר מכן משחררות את האנרגיה שלהן עם הפרעה.
ניתן לאגור אנרגיה באמצעות היווצרות של קשרים כימיים חלשים, כגון באמצעות פיזיספציה של מולקולות מים על סיליקה ג'ל. ניתן לאגור אנרגיה גם באמצעות יצירת קשרים חזקים יותר, כגון חמצון של סיליקון לתחמוצת סיליקון (כימיספציה). צפיפות האנרגיה היא הנמוכה ביותר בחומרים האוגרים אנרגיה כימית עקב פיסיספציה, והגבוהה ביותר באלה האוגרים אנרגיה כימית באמצעות כימיספציה. כושר האחסון של מערכת האחסון יהיה שווה ערך לחום הנצרך או לאנרגיה הפנויה של התגובה.
העיקרון הרביעי שניתן להשתמש בו עבור מערכות אחסון סולאריות הוא זה של ניתוק של זוגות אלקטרונים-חורים בהתקני אחסון אנרגיה חשמלית כגון סוללות. ניתן ללכוד פוטונים ישירות מהשמש ולאחסן אותם בסוללות אלו.
חלק מעקרונות אלו מנחים את הבנייה של סוגים שונים של מערכות אחסון אנרגיה סולארית.
6 סוגי מערכות אחסון אנרגיה סולארית
סוגי מערכות אחסון אנרגיה סולארית הם:
- מערכת אחסון סולארית Offgrid/השימוש בסוללות
- מערכת אחסון סולארית על רשת
- מערכות אחסון סולאריות היברידיות
- דלק סולארי
- בריכות סולאריות
- מערכות אחסון אנרגיה סולארית שכבות
1. מערכת אחסון סולארית Offgrid/שימוש בסוללות
מי שמשתמש בסוג זה של מערכת אחסון סולארית אינו מחובר לרשת השירות הציבורי. על מנת להשתמש במערכת מחוץ לרשת, תצטרך להחזיק מספיק סוללות לאחסון. המערכת הסולארית שלכם צריכה להיות גם בנויה בצורה כזו שהבית שלכם יהיה מופעל לאורך כל השנה.
סוללות מסווגות תחת השיטות הכימיות של אחסון אנרגיה. הם ממירים אנרגיה כימית לאנרגיה חשמלית. זה מתאפשר הודות לתאים האלקטרוכימיים המשמשים לייצור סוללות אלה.
התאים האלקטרוכימיים בסוללות הם שתי אלקטרודות, קתודה ואנודה. תאים אלו הם גם מוליכים חשמליים ומופרדים על ידי מפריד. המפריד עצמו עשוי
כמו כן בסוללה נמצא האלקטרוליט (בין הקתודה לאנודה) המורכב מיונים. יונים אלה מגיבים עם החומרים המוליכים של הקתודה והאנודה. תגובה זו יוצרת זרם חשמלי בסוללה.
סוללות עשויות מחומרים שונים, מגיעות בגדלים ובמותגים שונים. בהתבסס על החומר המשמש, יש לנו
סוללות עופרת הן הסוללות הוותיקות והזולות ביותר המשמשות לאחסון אנרגיה סולארית. עם זאת, יש להם עומק פריקה נמוך ולכן, הם זקוקים להחלפה מהר יותר מאשר סוללות אחרות. סוללות ליתיום-יון משמשות טוב יותר כסוגי מערכות אחסון סולאריות בבתי מגורים. הם יקרים יותר אבל יש להם תוחלת חיים ארוכה יותר מאשר עופרת חומצת עופרת. יש להם גם צפיפות אנרגיה גבוהה מה שגורם להם לאגור אנרגיה בחללים קטנים.
סוללות ניקל-קדמיום הן הבאות. הם נפוצים בפרויקטי אנרגיה בקנה מידה גדול מכיוון שהם עומדים בטמפרטורות גבוהות. הרעילות הקשורה לסוללות Ni-Cd והקושי בסילוק קדמיום מהווה מגבלה מרכזית בשימוש בסוללות Ni-Cd. סוללות זרימה הן הסוללות הגדולות והיקרות ביותר. הם הטובים ביותר עבור התקנה בקנה מידה גדול. יש להם קיבולת אחסון נמוכה וקצב פריקת טעינה.
2. מערכת אחסון סולארית על רשת
מערכות אחסון On-Grid ידועות גם כמערכות קשורות לרשת. מערכת זו משתמשת במהפך סטנדרטי הקשור לרשת ואין לה אחסון סוללה. כבעל בית שמשתמש באנרגיה סולארית, אתה יכול לאחסן מעט אנרגיה ברשת השירות הציבורי. ניתן לייצא עודפי אנרגיה סולארית הנוצרת בביתך בתמורה לכמה זיכויים או הזנה בתעריף (FiT).
תעריפי הזנה_(FIט) הם מחירי חשמל קבועים שתקבלו עבור כל יחידת אנרגיה חשמלית שתפיקו מהפאנלים הסולאריים בביתכם ותאוחסנו ברשת השירות הציבורי.
עבור לקוח שמשתמש במערכת קשורה זו לרשת, כאשר הפאנלים הסולאריים מייצרים יותר ממה שהם משתמשים בהם, אתה יכול לשלוח חשמל בחזרה לרשת. כאשר העומס שלך גדול ממה שהשמש מייצרת, ניתן לרכוש כוח נוסף גם מרשת השירותים הציבוריים.
לפני שאתה הולך על סוג זה של מערכת אחסון אנרגיה סולארית, אתה צריך להבין שבכל פעם שיש הפסקה, הפאנלים שלך לא יספקו לך חשמל. זה מטעמי בטיחות מכיוון שאנשי קו שעובדים על קווי החשמל צריכים לדעת שאין מקור שמזין את הרשת. זה פשוט מרמז שאין לך את הלוקסוס ליהנות מכוח בזמן הפסקה.
סוג זה של מערכת אחסון אנרגיה סולארית מושלם עבורך אם אתה רוצה להוזיל את חשבון האנרגיה שלך וליהנות מתמריצים סולאריים.
3. מערכות אחסון סולאריות היברידיות
מערכת אנרגיה היברידית היא מערכת שבה משתמשים בשילוב של שתי מערכות אנרגיה או יותר להפקת אנרגיה. זה יכול להיות שילוב של טכנולוגיה סולארית וטורבינת רוח להפקת אנרגיה.
מערכת האחסון הסולארית ההיברידית יכולה להיות שילוב של סוללות אחסון סולאריות ורשת השירות הציבורי. כאשר משתמשים בסוג זה של מערכת אחסון סולארית, אנרגיית השמש שנוצרת נאגרת בסוללות בזמן שהלקוח עושה שימוש בשירות הציבורי. כאשר האנרגיה בסוללות נגמרה, אתה יכול לעבור בנוחות לרשת החשמל. מצד שני, כאשר יש הפסקת חשמל ברשת השירותים הציבוריים, אתה יכול גם לעבור לסוללות שלך.
4. דלקים סולאריים
סוג זה של מערכת אחסון אנרגיה סולארית הוא עדיין בעבודה. זה לא נפוץ מאוד בשוק האנרגיה המסחרי כיום. דלקים סולאריים הם כימיקלים סינתטיים כגון מימן, אמוניה והידרזין המיוצרים ומאוחסנים לתקופות שבהן אין אור שמש.
הפקת דלקים סולאריים יכולה להיות מחשמל מפאנלים סולאריים (אלקטרוכימית), מחום תרמי הנוצר מאנרגיה סולארית מרוכזת (תרמוכימית), פוטוסינתזה מלאכותית (פוטוביולוגית), או מפוטונים (פוטוכימית). כל אלה פועלים על ידי הפעלת כמה תגובות כימיות שקופות את אנרגיית השמש לאנרגיה כימית.
ניתן לייצר דלק סולארי גם במישרין או בעקיפין. תהליכים ישירים מייצרים דלק סולארי מאור השמש ללא המרת אנרגיה מתווכת. תהליכים עקיפים ממירים תחילה את אנרגיית השמש לצורה אחרת של אנרגיה (ביומסה או חשמל) ואנרגיה זו משמשת עוד להפקת דלק.
במהלך המרת אנרגיה, כמות מסוימת של אנרגיה אובדת. זו הסיבה לכך שתהליכים עקיפים פחות יעילים מתהליכים ישירים. התהליכים העקיפים קלים יותר ליישום. מחקר נוסף מתבצע על ידי מדענים כיצד לשפר תהליכים ישירים לייצור דלקים סולאריים.
ניתן לאחסן דלק סולארי זמן רב ככל האפשר. ניתן גם להוביל אותם ממקום אחד למשנהו לכל מקום, מה שהופך אותם למשאב בעל ערך וגמיש לרשת חשמל אמינה יותר.
5. מערכת אחסון אנרגיה סולארית שכבתית
ניתן לרתום ולהשתמש באנרגיה סולארית בשתי דרכים; שימוש בתאי PV ושימוש ב-CSP. מערכת אחסון אנרגיה מרובדת עובדת עם CSP. זה כרוך באחסון של אנרגיה סולארית כאנרגיה תרמית שניתן להמיר לחשמל בעת הצורך.
כאן, מיכלי אגירת מים חמים הידועים גם כגלילי מים חמים, מיכלי אגירת חום או מיכלי אגירה תרמיים משמשים לאגירת מים לחימום חלל או למטרות ביתיות.
המים החמים מאוחסנים במיכל מבודד למשך זמן רב ככל. אם האנרגיה אמורה לשמש לייצור חשמל, החום משמש להרתחת מים והקיטור שנוצר מניע טורבינה המייצרת חשמל.
6. בריכות סולאריות
בריכות סולאריות עובדות גם עם מערכות ריכוז סולאריות-תרמיות.
בריכה סולארית היא גוף מים שאוסף ואוגר אנרגיית שמש כחום. עקרון העבודה שלו הוא היפוך של הסעה טבעית. באופן טבעי, כאשר אור השמש פוגע בבריכה מלוחה, הוא מחמם תחילה את המים בתחתית הבריכה. מים אלה הופכים פחות צפופים ובאמצעות הסעה, המולקולות שלהם עולות אל פני השטח.
בבריכות הסולאריות המצב הפוך. הבריכות בנויות כדי למנוע הסעה. הבריכה מקבלת מלח בכמות המספיקה כדי להרוות לחלוטין את המים בתחתית. כאשר המים מתחממים, כרגיל, המים המלוחים והחמים יותר אינם מתערבבים לחלוטין עם המים הפחות מלוחים והקרים יותר על פני השטח.
הערבוב מתון וההסעה מתרחשת בנפרד במים העליונים והתחתונים. השפעה זו מפחיתה מאוד את איבוד החום. המים המלוחים יותר יכולים להתחמם עד 90 ℃ בעוד שהחלק העליון שומר על טמפרטורה נמוכה עד 30 ℃
מאוחר יותר, המים החמים המלוחים יותר יכולים להיות מתועלים לטורבינה שהיא פונה לייצור חשמל כאשר הביקוש גבוה.
שאלות נפוצות
כמה מערכות אחסון אנרגיה סולארית קיימות?
מערכות אחסון אנרגיה סולארית אינן מוגבלות לחמש הנדונות במאמר זה. יש מספר לא מבוטל מהם, שרובם עדיין בפיתוח. מאמר זה הסביר את אלו הנפוצים בשוק האנרגיה המסחרי.
מהי הדרך הטובה ביותר לאגור אנרגיה סולארית?
אין דרך הטובה ביותר לאגור אנרגיה סולארית. בחירתכם בסוג מסוים של מערכת אחסון אנרגיה סולארית צריכה להיות מונחית על פי הצרכים, התקציב והמיקום שלכם. למבנים הממוקמים רחוק מהרשת הציבורית, יתאימו מערכות אחסון מחוץ לרשת. בניינים שכבר מחוברים לרשת אך זקוקים לכוח גיבוי מסוים ידרשו מערכת אחסון היברידית.
האם אחסון סוללה סולארית שווה את זה?
כן הם כן. סוללות יכולות להחזיק אותך במהלך הפסקת חשמל מרשת השירותים הציבוריים. בהתאם לתקציב שלך, אתה יכול לקנות סוללות עם תוחלת חיים של עד 7 שנים.
כמה זמן ניתן לאגור אנרגיה סולארית?
למערכות אחסון יש יכולות אנרגיה והספק שונות. קיבולת אנרגיה (נמדדת בקילו-ואט לשעה) היא כמות האנרגיה שניתן לאגור בעוד קיבולת הספק (נמדדת בקילו-ואט) היא כמות האנרגיה שניתן לשחרר בכל עת. זה קובע כמה זמן מערכת אחסון יכולה לשרת בעת הפעלת העומס.
המלצות
- כיצד מאוחסנת אנרגיית השמש בצמחים | הסבר מעשי
. - אחסון אנרגיה סולארית במים | מתיחה או מציאות
. - 40 חברות האנרגיה הסולארית המובילות לפי מדינות
. - דברים שכדאי לזכור בעת תכנון מערכת תאורת רחוב סולארית
. - 6 מקורות אנרגיה ידידותיים לסביבה המובילים