Enerji Depolama Teknolojileri

... konulu sunumlar: "Enerji Depolama Teknolojileri"— Sunum transkripti:

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

2 ENERJİ DEPOLAMA Depolama Şekli Manyetik Isıl Biyolojik Mekanik
Kimyasal

3 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

4 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 °C arasındadır. Bu ısı tribünlere giderek suyu buharlaştırmak için kullanılır. Ticari kurulumu 50 MW MW

5 Isıl Enerji Depolama-Erimiş Tuz

6 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.

7 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.

8 Mekanik Enerji Depolama
İlk ticari CAES 290 MW-Hundorf, Almanya,1978. İkincisi 110 MW, McIntosh, Alabama 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.

9 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.

10 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.

11 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

12 Elektrik Enerjisi Depolama Teknolojileri

13 Uygulamalar

14 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)

15 Depolama Maliyetleri Teknoloji Olgunluk Maliyet ($/kW) Maliyet ($/kWh)
Verim % Ömür Devreye Geçme Su Depolama Olgun 80-82 - Sn-Dk. Sıkıştırılmış Hava (Yer altı) 60-150 60-70 Sıkıştırılmış Hava (Yer Üstü) Demo Volan 85-87 > Anlık Kurşun Asit 75-90 Milisaniye Lityum İyon 87-94 Akışlı Batarya (VRB) 65-75 >10.000 Akışlı Batarya (ZnBr2) 60-65 Sodyum Sülfür 75 4500 Kapasitör Ar-Ge 90-94 SMES 95

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

17 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)

18 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

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

20 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.

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

22 Lityum-İyon

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

24 Ar-Ge Altyapısı

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

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

27 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

28 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)

29 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

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

31 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%

32 Ürünlerimiz

33 Teşekkürler Grid Stabilization Renewable Energy Sources Space
Electric Vehicle