Quyosh qayta zaryadlanuvchi batareya: afzalliklari, muammolarivaimkoniyatlari

Quyosh qayta zaryadlanuvchi batareya: afzalliklari, muammolarivaimkoniyatlari

- May 14, 2018 -

Energetika masalasi bugungi dunyoda abadiy bir mavzu. Bu elektron qurilmalar, yangi energiya vositalari va aqlli tarmoqlarning rivojlanishiga olib keldi. Quyosh energiyasi toza va barqaror energiya manbai sifatida batareyaning etishmasligi uchun javob beradi va batareya quyosh energiyasining intervalgacha muammosiga sabab bo'lishi mumkin. Quyosh xujayralari va energiyani saqlash kameralarini organik tarzda qanday integratsiya qilish kerak? Yaqinda Qo'shma Shtatlardagi Janubiy Dakota davlat universiteti professori Qiquan Qiao ("Mualliflik huquqi muallifi") "quyosh batareyasi-energiyani saqlash batareyasi" uchun yagona tizimni ishlab chiqishda yuzaga kelgan muammolarni ko'rib chiqdi va muhokama qildi. Ular orasida "quyosh batareyasi - energiyani tejash batareyasi" integratsiyalashgan tizimidagi uchta muhim parametr mavjud: energiya zichligi, samaradorlik va barqarorlik har biri birma-bir tarjima qilinadi.


1. Integral quyosh xujayralari - energiyani saqlash kameralari

Bugungi ommaviy iste'molchilar energetika texnologiyalari va ularning rivojlanishiga katta ishonishadi. Energetika bilan bog'liq uchta muhim texnologiyalar - aqlli elektronika, elektr transport vositalari va aqlli tarmoqlardir. Matnni elektron mahsulotlar cheklangan imkoniyatlarga ega akkumulyatorlarga ishonishadi va elektron qurilmalarni tez-tez ishlatish uchun simli ulanishlardan foydalanishni talab qiladi. Quyosh energiyasi yoki fotovoltaiklar batareyani zaryad qilish imkoniyatini beradi, chunki quyosh energiyasining quyosh energiyasidagi qizg'inligi 100 mW sm -2 ga ko'tarilishi mumkin. Hozirgi vaqtda bozorning yana bir rivoji - elektrotexnika sanoati. Elektr avtomobillari uglerod emissiyasini ishlab chiqarmagan bo'lishiga qaramasdan, transport vositalari tomonidan ishlatiladigan elektr energiyasining aksariyati fotoalbom yoqilg'idan foydalanadigan elektr tarmog'idan keladi. Avtomobil qayta tiklanadigan manbalardan elektr energiyasidan foydalanmasa, elektr transport vositalarining barqarorligi ahamiyatsiz emas.Bundan tashqari, zaryad stantsiyalarining taqsimlanishi ham amaliy qo'llanilishini cheklaydi. Fotovoltaik energiya ishlab chiqarish kabi taqsimlangan avlod elektr transport vositalari uchun eng to'g'ri narxlanadi. Yana bir oldingi dastur ilovasi elektr tarmog'idir. Qayta tiklanadigan energiya manbalaridan foydalanish barqaror ravishda kengaymoqda. Fotovoltaik energiyani ishlatish bilan bog'liq eng katta muammo, kecha yoki quyoshli kunlarda quyosh nurining etishmasligi bo'lib, foydalanish vaqtida uzluksiz quvvat manbai hisoblanadi. Ushbu intervalgacha holatlar elektr quvvatining o'zgarishiga olib kelishi mumkin, bu grid ilovalari uchun muhim muammo hisoblanadi. Shuning uchun, energiya kompaniyalari fotovoltaik quvvati quvvatini tarmoqqa cheklab qo'yadi. Natijada, fotoelektrik energiya ishlab chiqarish salohiyati to'liq ishlatilmaydi. Energiyani saqlash batareyasi bu muammolarni bartaraf etishi mumkin. Akkumulyator kun davomida zaryadlanishi mumkin va kechada zaryadsizlanishi mumkin, bu esa elektr energiyasini ishlab chiqarishga fotovoltaik energiya ishlab chiqarish imkoniyatini beradi.

2. An'anaviy va ilg'or "quyosh batareyasi-energiyani saqlash batareyasi" tizimlarini taqqoslash.

Batareyani zaryad qilish uchun quyosh batareyasini ishlatishning an'anaviy usuli, ikki tizimning mustaqil ravishda ishlab chiqarilganligi (1A), quyosh batareyasi va simlar bilan ikkita alohida birlashtirilgan energiya zaxiralari xujayrasini o'z ichiga oladi. Bunday tizimlar odatda qimmat, noqulay va moslashuvchan emas. Ular, shuningdek, nisbatan katta bo'sh joy talab qiladilar. Bundan tashqari, tashqi simlar elektr yo'qotilishiga olib kelishi mumkin.

Ishlab chiqarish quvvatlarini va energiya tejamkorligini yagona tizimga birlashtirish uchun birlashtirilib, quyosh batareyalari va batareyalarning energiya zichligi muammosini samarali hal etadi. Ushbu dizayn miniaturizatsiya xususiyatiga ega, bu esa o'z navbatida narxni pasaytiradi va fotovoltaik tizimning amaliyligini oshiradi. Juda ko'p afzalliklarga ega bo'lsada, hosildorlik, salohiyat va barqarorlik nuqtai nazaridan hali ham katta muammolar mavjud. Hozirgi vaqtda ushbu sohada olib borilayotgan izlanishlar hali ham bolaligida va tadqiqot mavzusi asosan materiallar va qurilmalarni loyihalashga qaratilgan.

Telefonga o'rnatilgan fotovoltaik hujayra tizimlari ikkita turli xil konfiguratsiyalarda qo'llanilishi mumkin: uch elektrod (1B va 1C shakllari) va ikkita elektrod (1D shakl). Uch elektrodli dizaynda fotovoltaik qurilma va akkumulyator o'rtasida katot yoki anot sifatida umumiy elektrod sifatida bitta elektrod ishlatiladi. Ikki elektrodli konfiguratsiyada, musbat va salbiy elektrodlar bir vaqtning o'zida energiyani saqlash funktsiyasini va nurni konvertatsiya qilish funksiyasini bajaradi.

Quyosh batareyasi: afzalliklari, muammolari va imkoniyatlari

Shakl 1 An'anaviyquyoshxujayrasivaenergiyanisaqlashxujayrasi (A), uchelektrodlidizayn (B va C) vaikkitaelektrodlidizayn (D)

3. Ikkilik ajratish turini "quyosh batareyasi-energiyani saqlash batareyasi".Ushbu bo'limda "quyosh hujayrali-energiyani saqlash kamerasi" dizayni bo'yicha avvalgi ajratish ishi jamlangan. Silikon quyosh xujayralari, perovskit quyosh xujayralari va bo'yoq sezgirlangan quyosh xujayralari turli xil shakllarda lityum ion batareyalari bilan birlashtirilishi mumkin. Ular orasida, FIG.2A va B seriyasidagi to'rtta ketma-ket bog'liq perovskit quyosh xujayralari 7,36% lityum ionli batareyalarni zaryad qilish uchun ishlatilganligini ko'rsatadi. Qiao Qiquan guruhi qog'ozli lityum-ionli batareyalarni zaryad qilish uchun bir hujayrali perovskit quyosh pilleridan foydalanishni amalga oshirish uchun transformatorlarni va maksimal quvvat nuqtasini kuzatishdan foydalangan. Samaradorlik 9,36% ga etdi. Tadqiqot natijalari Advance Energy Materials (Shakl 2C) da e'lon qilindi. Va D).

Shakl 2, fotovoltaik hujayra tizimini ajratdi (A, B) 4 ta Perovskit quyosh xujayralari yordamida Li4Ti5O12 / LiFePO4 lityum-Ion batareyalarini zaryadlash (C, D) Li-4Ti5O12 / LiCoO2 lityum-ionli akkumulyatorlarni bitta-bitta Perovskit quyosh kamerasidan foydalanib, DC-DC konverter yordami bilan zaryadlash