مروری بر انواع سامانه‌های ذخیره‌سازی انرژی

نوع مقاله : مقاله ترویجی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا، دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

3 کارشناسی‌ ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

4 استادیار، دانشکده مهندسی عمران آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

5 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

چکیده
در سال‌های اخیر، بحران محیط زیستی ناشی از انتشار فزاینده دی‌اکسیدکربن درحال گسترش است. به همین علت دنیا با سرعت قابل‌توجهی در حال چرخش به‌سمت انرژی‌های تجدیدپذیر است. سامانه انرژی‌تجدیدپذیر، پتانسیل بسیار زیادی برای کربن‌زدایی محیط‌زیست را دارد؛ زیرا آن‌ها گازهای گل‌خانه‌ای یا آلاینده‌تولید نمی‌کنند. سامانه‌های انرژی‌تجدیدپذیر، برای تولید انرژی به منابع طبیعی مانند نور خورشید، باد، آب و زمین‌گرمایی متکی هستند. این منابع شامل عدم قطعیت است و به آب‌وهوا، فصل و سال بستگی دارد. برای در نظر گرفتن این تناوب‌ها، انرژی‌های تجدیدپذیر را می‌توان به کمک روش‌های گوناگون ذخیره کرد. سپس در صورت نیاز به شیوه‌ای ثابت و کنترل‌شده بکار گرفت. فناوری سامانه ذخیره‌ساز انرژی، امکان جذب، ذخیره و آزادسازی انرژی را برای کاربرد بعدی فراهم می‌کند. سامانه‌های ذخیره‌ساز انرژی می‌توانند به تعادل عرضه و تقاضای برق، بهبود پایداری شبکه، کاهش انتشار کربن و تسهیل ادغام منابع انرژی تجدیدپذیر در شبکه برق کمک کنند. در این پژوهش انواع زیر مجموعه‌های سامانه‌های ذخیره‌سازی انرژی مانند حرارتی، شیمیایی، الکتروشیمیایی، مکانیکی، الکتریکی و هیبریدی طبقه‌بندی‌شده سپس مزایا و معایب مربوطه در نهایت اصول عملیاتی آن‌ها، با یکدیگر مقایسه و بررسی‌شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


- مراجع
[1]  I. Sarbu and C. Sebarchievici, A comprehensive review of thermal energy storage, Sustainability, vol. 10, no. 1, p. 191, 2018.
[2]  IRENA, World Energy Transitions Outlook 2022: 1.5°C Pathway,International Renewable Energy Agency, Abu Dhabi,2022.
[3]  M.Zandi, M.Bahrami, and H. R. Zandi, Energy Storage. Tehran: Danesh negar, 2023.( in persian)
[4]  V. Mathew, T. K. Hotta, H. M. Ali, and S. Sundaram, Energy Storage Systems: Optimization and Applications. Springer, 2022.
[5]  M. Sun et al., A review on thermal energy storage with eutectic phase change materials: Fundamentals and applications, Journal of Energy Storage, vol. 68, p. 107713, 2023.
[6]  V. P. Panchamiya, A. Kuchimanchi, K. G. Kulkarni, and S. N. Havaldar, A review on phase change materials: Development, Types, and Applications, in Journal of Physics: Conference Series, 2023, vol. 2426, no. 1, p. 012033: IOP Publishing.
[7]  T. M. Letcher, Storing Energy, Elsevier,pp. 651-683,2022.
[8]  A. Mehari, Z. Xu, and R. Wang, Thermal energy storage using absorption cycle and system: A comprehensive review, Energy Conversion and Management, vol. 206, p. 112482, 2020.
[9]  M. Sterner and I. Stadler, Handbook of energy storage: Demand, technologies, integration. Springer, 2019.
[10] A. Olabi, C. Onumaegbu, T. Wilberforce, M. Ramadan, M. A. Abdelkareem, and A. H. Al–Alami, Critical review of energy storage systems, Energy, vol. 214, p. 118987, 2021.
[11] C. M. Hoff, Energy Storage Technologies and Applications. Artech House, 2022.
[12] P. P. Lopes and V. R. Stamenkovic, Past, present, and future of lead–acid batteries, Science, vol. 369, no. 6506, pp. 923-924, 2020.
[13] J. M. E. Abarro, J. N. L. Gavan, D. E. D. Loresca, M. A. A. Ortega, E. A. Esparcia Jr, and J. A. D. Paraggua, A Tale of Nickel-Iron Batteries: Its Resurgence in the Age of Modern Batteries, Batteries, vol. 9, no. 7, p. 383, 2023.
[14] A. A.-H. Hussein and I. Batarseh, A review of charging algorithms for nickel and lithium battery chargers, IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. 60, no. 3, pp. 830-838, 2011.
[15] M. A. Nazri et al., Screen-Printed Nickel–Zinc Batteries: A Review of Additive Manufacturing and Evaluation Methods, 3D Printing and Additive Manufacturing, vol. 8, no. 3, pp. 176-192, 2021.
[16] W. Chen, Y. Jin, J. Zhao, N. Liu, and Y. Cui, Nickel-hydrogen batteries for large-scale energy storage, Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 115, no. 46, pp. 11694-11699, 2018.
[17] K.-H. Young, Research in nickel/metal hydride batteries 2017,  vol. 4, ed: MDPI, 2018.
[18] T. Kim, W. Song, D.-Y. Son, L. K. Ono, and Y. Qi, Lithium-ion batteries: outlook on present, future, and hybridized technologies, Journal of materials chemistry A, vol. 7, no. 7, pp. 2942-2964, 2019.
[19] L. Long, S. Wang, M. Xiao, and Y. Meng, Polymer electrolytes for lithium polymer batteries, Journal of Materials Chemistry A, vol. 4, no. 26, pp. 10038-10069, 2016.
[20] M. Zhao, B.-Q. Li, X.-Q. Zhang, J.-Q. Huang, and Q. Zhang, A perspective toward practical lithium–sulfur batteries, ACS Central Science, vol. 6, no. 7, pp. 1095-1104, 2020.
[21] R. Ye et al., Redox flow batteries for energy storage: a technology review, Journal of Electrochemical Energy Conversion and Storage, vol. 15, no. 1, p. 010801, 2018.
[22] A. G. Ter-Gazarian, Energy Storage for Power Systems, The Institution of Engineering and Technology, pp. 81-127,2020.
[23] D. S. Ting and J. A. Stagner, Compressed air energy storage: types, systems and applications. IET, 2021.
[24] F. A. Diawuo, E. O. Antwi, and R. T. Amanor, Characteristic features of pumped hydro energy storage systems, in Pumped Hydro Energy Storage for Hybrid Systems: Elsevier, 2023, pp. 43-59.
[25] F. Faraji, A. Majazi, and K. Al-Haddad, A comprehensive review of flywheel energy storage system technology, Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 67, pp. 477-490, 2017.
[26] N. Khan, S. Dilshad, R. Khalid, A. R. Kalair, and N. Abas, Review of energy storage and transportation of energy, Energy Storage, vol. 1, no. 3, p. e49, 2019.
[27] A. Arabkoohsar, Future Grid-Scale Energy Storage Solutions: Mechanical and Chemical Technologies and Principles, 2023.
[28] J. K. Ratner, J. B. Chang, and D. A. Christopher, Composite flywheel rotor technology-a review, ASTM Special Technical Publication, vol. 1436, pp. 3-28, 2003.
[29] B. Anvari, X. Li, H. A. Toliyat, and A. Palazzolo, A coreless permanent-magnet machine for a magnetically levitated shaft-less flywheel, IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 54, no. 5, pp. 4288-4296, 2018.
[30] E. H. Maslen, G. Schweitzer, H. Bleuler, and M. Cole, Magnetic bearings: theory, design, and application to rotating machinery. Springer, 2009.
[31] P. Breeze, Power System Energy Storage Technologies, ACADEMIC PRESS, 2018, pp. 47-52.
[32] T. Bocklisch, Hybrid energy storage systems for renewable energy applications, Energy Procedia, vol. 73, pp. 103-111, 2015.
[33]         iea, Global Hydrogen, paris2023.
دوره 12، شماره 1 - شماره پیاپی 23
فروردین 1404
صفحه 137-147

  • تاریخ دریافت 15 آبان 1402
  • تاریخ بازنگری 11 اسفند 1402
  • تاریخ پذیرش 28 اسفند 1402