تدفع ابتكارات أشباه الموصلات في أنظمة البطاريات اعتماد تقنيات تخزين الطاقة

مع تزايد شعبية السيارات الكهربائية (EVs) والانتقال إلى مصادر الطاقة المتجددة ، فإن اعتمادنا على الوقود الأحفوري الذي كان موجودًا منذ أكثر من قرن يتناقص. تتحول الشركات الكهربائية بشكل متزايد إلى الألواح الشمسية وتوربينات الرياح (بدلاً من توربينات الغاز الطبيعي) لتوليد الكهرباء لشحن السيارات الكهربائية وتشغيل منازلنا وشركاتنا. هذه الاتجاهات تقرب لنا خطوة واحدة من مستقبل الطاقة المستدامة.

تشكل هذه الاتجاهات أيضًا تحديات ضخمة لشبكة الطاقة. أوقات مختلفة من اليوم لها احتياجات مختلفة ، وتتغير الطاقة الشمسية والرياح المتاحة مع تغييرات الطقس. لذلك ، تصبح البطاريات جزءًا مهمًا من الشبكة الكهربائية.

قال ريتشارد تشانغ ، الأستاذ في شركة Virginia Tech التي تدرس دورات تكنولوجيا الطاقة في المدرسة وعملت في صناعة الشبكة والطاقة لمدة 25 عامًا: الشحن خارج أوقات الذروة ، وتوفير الكهرباء خلال ساعات الذروة ، مثل شحن السيارات الكهربائية ، وبالتالي يحسن اقتصاديات الكهرباء. '

يمكن أن تكون أنظمة تخزين الطاقة ، غالبًا في شكل بطاريات ، التقاط الكهرباء الزائدة وتخزينها من الشبكة عندما يكون العرض مرتفعًا والطلب منخفض ، ثم توفير الطاقة في أوقات أخرى.

يمكن أن يؤدي وضع أنظمة تخزين الطاقة في مواقع مختلفة على الشبكة إلى تحسين قدرات توزيع الطاقة الخاصة بها ، أي توزيع كميات كبيرة من الطاقة على مختلف المجتمعات في أي وقت وفي أي مكان. قد يعني هذا وضع نظام تخزين للطاقة بجوار مزرعة الألواح الشمسية ، حيث يمكن أن يمتص الكهرباء الزائدة خلال النهار ثم ضخها مرة أخرى في الشبكة في الليل. أو يمكن أن يؤدي وضع ESS داخل المجتمع إلى استخلاص الطاقة بشكل أكثر ملاءمة من الألواح الشمسية المحلية على السطح ومن ثم توفير طاقة إضافية لشحن السيارات الكهربائية القريبة عند الحاجة. يقول صموئيل: 'يمكن أن يكون تخزين الطاقة بمثابة خزان طاقة محلي لمجتمع ما.

جوهر نظام تخزين الطاقة هو وحدة بطارية عالية الجهد ، وعادة ما تكون بطارية فوسفات الحديد الليثيوم. إذا قمت بشحن أو تفريغ بسرعة كبيرة ، فسيتم إنشاء الكثير من الحرارة. يمكن أيضًا اختصار عمر هذه الوحدات إذا استنفدت تمامًا كثيرًا. تتطلب مراقبة درجة حرارة وشحن هذه البطاريات أشباه الموصلات المتطورة للغاية.

بالإضافة إلى مراقبة البطارية الدقيقة ، تتطلب أنظمة تخزين الطاقة على نطاق الشبكة ، مثل تلك المدمجة مع مزارع الألواح الشمسية ، تقنية تحويل الطاقة عالية الجهد الفعالة للمساعدة في تقليل خسائر الطاقة في نقل الشبكة وتوزيعها. تعتمد هذه الأنظمة أيضًا على تكنولوجيا الاستشعار والعزل للمساعدة في الحفاظ على سلامة النظام واستقراره ، وهو أمر بالغ الأهمية لإدارة تدفق الطاقة حتى 1500 فولت.

في المستقبل المنظور ، سيلعب الابتكار في أنظمة تخزين طاقة البطارية دورًا رئيسيًا في تحويل الشبكة وحمايتها وسط التغييرات التي تحدثها شحنات السيارات الشمسية والرياح والكهربائية.