Kategori arşivi: Yeni Teknolojiler

Nikel kadmiyum pil

Nikel-kadmiyum (Ni-Cd), 1910’lardan beri ticari üretimde canlı kalabilmek için, elektrot teknolojisi ve ambalajında periyodik ilerlemeler gören geleneksel bir pil türüdür. Ni-Cd piller, enerji yoğunluğu veya ilk maliyet gibi tipik önlemlerde üstünlük sağlamasa da, karmaşık yönetim sistemleri olmaksızın basit bir uygulama sunarak uzun ömürlü ve güvenilir hizmet sunma özelliğiyle kalıcı olmaya devam ediyor.

Erken dönem Nikel-kadmiyum hücreleri, günümüzde halen üretilmekte olan bir cep-plaka teknolojisi kullandı. Sinterlenmiş levhalar 20. yüzyılın ortalarında üretime girdiler, bunu daha sonra fiber tabaklar, plastik-bağlı elektrotlar ve köpük plakalar izledi. Cep ve elyaf plakalı hücreler, hem nikel pozitif hem de kadmiyum negatif için aynı elektrot dizaynını kullanırken, sinterlenmiş ve köpük pozitifleri artık plastik bağlanmış negatiflerle daha sık kullanılır hale gelmiştir.

Tüm endüstriyel Ni-Cd tasarımları havalandırmalı tiplerdir, aşırı şarjda oluşan gazların dağılmasına izin verir, ancak dengelemek için bir miktar su yenilemesi yapılması gerekir. Bu, elektrolit ile ilgili olarak, bakım gerektirmeden çalışma elde edebilen, şebeke bağlantılı veya şebekeden bağımsız yenilenebilir enerji uygulamaları için tasarlanmış bazı ürünlerle değişik seviyelerde rekombinasyona olanak tanıyan ayırıcı tasarımların uygulanmasına yol açmıştır.

Ni-Cd pilleri, erken dönem enerji depolama uygulamalarında kullanım alanı bulmuştur. Bknz: Golden Valley Electrik Association BESS.

Ni-Cd ayrıca, rüzgar enerjisi sistemlerini stabilize etmek için kullanılmaktadır. Buna en güzel örnek 2010 yılında Bonaire adasında devreye alınan 3 megawattlık sistemdir. Bu proje Bonaire adasını enerjisinin tamamını sürdürülebilir kaynaklardan sağlayan ilk topluluk yapma projesinin bir parçasıdır.

 

Lityum İyon Piller

1991’de Sony ve Asahi Kasei ilk ticari lityum iyon pilini piyasaya sürdü. İlk piller tüketici ürünleri olarak kullanıldı ve şimdi bu lityum iyon (Li-ion) pillerin başarısı üzerine kurulu birçok şirket enerji depolama uygulamaları için daha geniş formatlı hücreler geliştiriyor. Birçoğu, Li-ion pillerle güçlendirilmiş elektrikli araçların (EV) ortaya çıkışı ile önemli sinerjilerin olmasını beklemektedir. Li-ion teknolojisi esnekliğinin küçük, orta ve büyük ölçekli kullanım alanları vardır. 

 

Li-ion piller, çatı fotovoltaik dizileriyle konut sistemlerinde birkaç kilovat saatlik enerji tipi pillerden, şebeke yardımcı hizmetlerin sağlanması için çok megavat konteynerli pillere kadar geniş bir enerji depolama uygulamaları yelpazesine yerleştirildi.

“Lityum-iyon” terimi, tek bir elektrokimyasal çift değil, geniş bir aralıktaki farklı kimyasal malzemeleri ifade eder; bunların hepsi, şarj ve deşarj reaksiyonları sırasında elektrotlar arasında lityum iyonlarının transferi ile karakterize edilir. Li-ion hücreler metalik lityum içermez; daha ziyade, iyonlar pozitif elektrotta (katot) ve karbonda (tipik olarak grafitte) litiat metal oksitler veya fosfatlar veya negatif (anot) lityum titanat gibi diğer malzemelerin yapısına sokulur.

“Lityum polimer” (veya daha doğrusu, lityum-iyon polimer) terimi, elektrotların gözenekli bir polimer matrisi ile birbirine yapıştığı bir Li-iyon tasarımını ifade eder. Sıvı elektrolit gözenekli matriste bulaştırılır ve elektrostatik yığınların silikon hücrelere kıyasla geometrik esneklik ve gelişmiş enerji yoğunluğu sağlayan “torbalar” folyoya monte edilmesine izin vererek hareketsiz hale gelir. Bununla birlikte, hücreler daha büyük kapasitelere ölçeklendiğinden bu avantajlar daha az önemlidir. (Metalik lityum negatifin katı hal batarya sistemi yapmak için iletken bir polimerle uygulandığı “lityum metal polimer” teknolojilerinin de bulunduğunu unutmayın. Bu teknolojiler Li-ion şemsiyesine girmez ve henüz enerji depolama uygulamalarında kullanılacak kadar başarılı değillerdir.)

 

Litiyate metal oksit pozitif ve karbon negatif teknolojiler, yüksek hücre voltajlarına (tipik olarak 3,6 V ila 3,7 V) ve buna karşılık yüksek enerji yoğunluğuna sahiptir. Bu teknolojilerin ömür ve güvenlik özellikleri farklıdır. Lityum demir fosfata dayanan pozitif malzemeler içeren hücreler, metal oksit / karbon muadillerine göre daha güvenlidir, ancak enerji yoğunluğunda olduğu gibi gerilim de daha düşüktür (yaklaşık 3.2 V). Lityum metal oksit pozitif ve lityum titanat negatif tasarımlar, en düşük voltaja (yaklaşık 2.5 V) ve düşük enerji yoğunluğuna sahip ancak çok daha yüksek güç kapasitesi ve güvenlik avantajlarına sahiptir.

Li-ion hücreler silindirik veya prizmatik (dikdörtgen) formatta üretilebilir. Bu hücreler daha sonra tipik olarak seri / paralel diziler halinde çok hücreli modüllere yerleştirilir ve modüller, her dizenin bir pil yönetim sistemi tarafından kontrol edildiği şekilde istenen gerilimde bir pil dizisi oluşturmak üzere birbirine bağlanır. Elektronik altsistemler, sulu teknolojilerin (örneğin kurşun-asit piller) aşırı şarj enerjisini dağıtma yeteneğinden yoksun olan Li-ion piller için önemli bir özelliktir. Li-ion pillerin güvenlik karakteristikleri, elektrokimyaya bakılmaksızın, mekanik ve termal özellikler, elektronik ve iletişim ve kontrol algoritmaları gibi sistem tasarımının nitelikleri ile belirlenir.

Enerji Depolama Sistemlerinin Sınıflandırılması

Elektrik keşfinden bu yana, insanoğlu ihtiyaç duyulduğunda bu enerjiyi depolamak için etkili yöntemler araştırdı. Geçtiğimiz yüzyılda, enerji depolama endüstrisi değişen ve artan enerji gereksinimlerine  teknolojideki değişimlere adapte olarak cevap vermeye devam etmiştir.

Enerji depolama sistemleri, daha esnek bir enerji altyapısı oluşturmak ve tüketicilere maliyet tasarrufu sağlamak için güç kaynağımızı yönetmek üzere geniş bir teknolojik yaklaşım dizisi sunmaktadır. Şu anda dünya çapında uygulanmakta olan farklı yaklaşımları anlamaya yardımcı olmak için bunları altı ana kategoriye ayırdık:

Solid State Batteries (Katı Hal Pilleri) – gelişmiş kimyasal piller ve kapasitörler de dahil olmak üzere bir dizi elektrokimyasal depolama çözümüdür.
Flow Batteries (Akış Pilleri) – daha uzun çalışma ömrü ve hızlı yanıt süreleri için enerjinin doğrudan elektrolit çözeltisinde depolandığı sistemler.
Flywheels – anlık elektrik iletmek için dönme (rotational) enerjisini kullanan mekanik cihazlar.
Compressed Air Energy Storage (Basınçlı Hava Enerji Depolama) – etkili bir enerji rezervi oluşturmak için basınçlı hava kullanan sistemler.
Termal – talep üzerine enerji yaratmak için sıcaklığı ve soğuğu yakalayan sistemler.
Pumped Hydro-Power (Pompalanan Hidro Güç) – su ile büyük ölçekli enerji rezervuarları yaratma amacıyla kullanılan sistemler.

 

energy-storage-system-10-638