Enerji Depolama Teknolojileri Doç. Dr. Davut UZUN TÜBİTAK MAM Enerji Enstitüsü Ocak 2016, Gebze-KOCAELİ

ENERJİ DEPOLAMA Depolama Şekli Manyetik Isıl Biyolojik Mekanik Kimyasal

Manyetik Enerji Depolama Enerji iyi izole kaplardaki çok soğuk sıvılar (Sıvı helyum) içine yerleştirilmiş süper iletken bobin içinde depolanır. Enerji DC elektrik akımının, sıfıra yakın dirençteki süper iletken bobinlerde manyetik olarak dolaşmasıyla depolanır. Buzdolabı büyüklüğünde alanda 250 kWh enerji mikro saniyelerle ve mükemmel bir gerilim dengesinde depolanır. Depolama süresi:1-60 sn. Kapasite: 0,3-3 MW Verim: %90

Isıl Enerji Depolama-Erimiş Tuz Enerjiyi ergimiş tuz ya da süper ısıtılmış yağ kullanarak depolar Güneş enerjisi tanklarda depolanan tuzu ergitmek/yağı ısıtmak için kullanılır Tuz: %40 KNO3 + %60 NaNO3 Depolama tanklarında ulaşılan sıcaklık 240-565 °C arasındadır. Bu ısı tribünlere giderek suyu buharlaştırmak için kullanılır. Ticari kurulumu 50 MW - 200 MW

Isıl Enerji Depolama-Erimiş Tuz

Biyolojik Enerji Depolama Bitkiler fotosentez yaparak güneş enerjisini depolamaktadırlar. Depoladıkları enerji ısı enerjisi olarak kullanılabilir. Fosil yakıtlar da bir biyolojik depolama türüdür. Binlerce yıl boyunca oluşan kömür, petrol, doğalgaz gibi yakıtlar içten yanmalı motorlarda kullanılarak enerji üretilir.

Mekanik Enerji Depolama Suyun hidrolik enerjisinden faydalanmak için potansiyel enerji şeklinde depolanmasıdır. Gece ucuz tarifede su yüksek bir rezervuara depolanır. Coğrafi olarak uygun alan gerektirir. Dezavantajı büyük hacimli göletler ekolojik dengeyi değiştirmektedir.

Mekanik Enerji Depolama İlk ticari CAES 290 MW-Hundorf, Almanya,1978. İkincisi 110 MW, McIntosh, Alabama-1991. Sistem 14 dakikada aktif hale gelmekte Üçüncüsü ve en büyüğü 2700 MW,Norton, Ohio-yapım aşamasında. 9-ünite havayı 1500 psi’de(103 bar), 2200 feet (670 m) derinlikteki kireçtaşı madenine basacaktır.

Mekanik Enerji Depolama Depolama kinetik enerji şeklindedir. Büyük hacimli bir kütlenin dönmesiyle daha küçük volanlar hızlı dönme hareketi yapar. Güç yoğunluğu yüksek, enerji yoğunluğu düşüktür. Vycon firması ticari hale getirmiştir.

Kimyasal Enerji Depolama Enerji kimyasal bileşiklerin oluşturduğu bağlarda depolanabilir ve exotermik reaksiyonlarla tekrar kazanılabilir. En çok kullanılan yöntemler; Hidrojen ve Amonyak Elektrokimyasal Enerji Depolama teknolojisi olarak şarj edilebilir piller kullanılmaktadır. Toyota FCHVPEM FC - fuel cell vehicle.

Elektrik Enerjisini Depolama Kısa dönemli (sn-dk mertebesi) Kesintisiz güç kaynakları Güç dengeleme sistemleri Orta dönemli (dakika-saat) Yenilenebilir kaynaklardan elektrik üretimi Şebekeye besleme Voltaj dengeleme Peak-shaving Uzun dönemli (saat-gün/ay) Hacimli depolama (pompalanmış su, ergimiş tuz, basınçlı hava) Gece ucuzken depola/ihtiyaç durumunda kullan

Elektrik Enerjisi Depolama Teknolojileri

Uygulamalar

Depolama Sisteminden Beklentiler Yüksek depolama kapasitesi Yüksek şarj/deşarj verimi Kendiliğinden boşalmanın ve kapasite kayıplarının az olması Uzun ömür Ucuzluk Yüksek enerji yoğunluklu olması (kWh/kg veya kWh/litre)

Depolama Maliyetleri Teknoloji Olgunluk Maliyet ($/kW) Maliyet ($/kWh) Verim % Ömür Devreye Geçme Su Depolama Olgun 1.500-2.700 138-338 80-82 - Sn-Dk. Sıkıştırılmış Hava (Yer altı) 960-1.250 60-150 60-70 Sıkıştırılmış Hava (Yer Üstü) Demo 1.950-2.150 390-430 Volan 1.950-2.200 7.800-8.800 85-87 >100.000 Anlık Kurşun Asit 950-5.800 350-3.800 75-90 2.200-100.000 Milisaniye Lityum İyon 1.085-4.100 900-6.200 87-94 4.500-100.000 Akışlı Batarya (VRB) 3.000-3.700 620-830 65-75 >10.000 Akışlı Batarya (ZnBr2) 1.450-2.420 290-1.350 60-65 Sodyum Sülfür 3.100-4.000 445-555 75 4500 Kapasitör Ar-Ge 90-94 SMES 95

Kurşun Asit Derin deşarjlı modelleri (VRLA, AGM, Jel) kullanılmakta 1MW’ın üstünde fazla uygulama yok, en büyüğü 40 MWh-Chino, California,1988

NaS Batarya Anot: Na Katot: ergimiş kükürt Elektrolit: Beta-alümina (seramik) Çalışma sıcaklığı 300 °C Verim %89 Developers / Suppliers: NGK Insulators, Ltd. Japonya’da 270 MW kurulu güç En büyük pil 34 MW İnşa aşamasında tesisler (ABD, Japonya, Avrupa)

Vanadyum Redoks Elektrolit iki ayrı tankta Dizge yakıt piline benzer. Akış bir pompayla oluyor VRB, ZnBr ve Polisülfit çeşitleri vardır. Üreticileri VRB Power Systems, Inc. Reliable Power Pinnacle Sumitomo Electric Industries, Ltd. Cellennium Company Ltd. Prudent Energy ZBB Energy Corp Premium Power Corporation

Vanadyum Redoks Tomari Wind Hills of Hokkaido Electric Power Co. Wind Turbine : 275 kW VRB : 170 kW-6h

Ultrakapasitörler Enerji elektrotlar arasında şarj transferiyle depolanır Enerji düşük, güç yüksek Çevrim sayısı çok yüksek (10000’lerde) Hızlı şarj-deşarj Üreticiler SAFT NESS ESMA PowerCache (Maxwell) ELIT PowerSystem Co.

Lityum-İyon 12-MW frekans düzenleme projesi, AES Gener’s Los Andes Atacama Çölü, Chile. Tesiste A123 firmasının Li-iyon sistemi kullanılmıştır.

Lityum-İyon

Elektrikli Araç Bataryaları Kaynak: Menahem Anderman, Advanced Automotive Batteries, November 2014

Ar-Ge Altyapısı

Ar-Ge Altyapısı Hücre geliştirme Katot ve anot aktif malzemeler ve elektrolit geliştirme Sistem geliştirme (Modül, Paket) Batarya Yönetim Sistemleri (Mekanik, Elektriksel ve Isıl)

Elektrot Üretim Altyapısı 1- Mixer, 2- Coater, 3- Calender,

Pil Üretim Altyapısı 1- Punching, 2- Zigzag Staking, 3- Hot Pressing, 4- Pouch Forming, 5- Welding, 6- 3-way sealing, 7- Electrolyte Filling, 8- Degassing

Test Altyapımız x4 24 Channels Max. Potential: 5 V Max. Current: 25 A (per channel) x4 8 Channels Max. Potential: 5 V Max. Current: 1 mA, 10 mA, 3A (per channel) 10 Channels Max. Potential: 72 V Max. Current: 200 A (per channel)

Test Altyapımız 2 Channels Max. Potential: 600 V Max. Current: 600 A (300 A per channel) Battery charge and discharge at constant current, potential and power Battery Simulator for one channel

Nail Penetration, Crush, Short Circuit, Impact Test Altyapımız Nail Penetration, Crush, Short Circuit, Impact

Ürünlerimiz 4.1 Volt gerilim altında 600 çevrim sonucunda sadece %12 kapasite kaybı göstermektedir. Gerilim (Volt) Kapasite (Ah) Oran (%) 4,50 3,19 100% 4,20 2,65 83% 4,10 2,44 76%

Ürünlerimiz

Teşekkürler Grid Stabilization Renewable Energy Sources Space Electric Vehicle