ENERJİ TASARRUFU

Lityum İyon bataryaların en önemli avantajları aşağıdaki gibi sıralanabilir:

Nikel kadmiyum (Ni-Cd) bataryalar pozitif uçta nikel hidroksit ve negatif uçta metalik kadmiyum ve elektrolit olarak potasyum hidroksitten oluşmaktadırlar. Çok düşük sıcaklıklarda (-40 °C) çalışabilmesi, uzun ömürlü olması, kapalı ve bakıma ihtiyaç duymayan hücreleri ve yüksek kapasiteleri (10 mAh – 20 Ah) ile bir dönem özellikle kurşun asit bataryalara karşı daha çok tercih edilmekteydi.

Sodyum sülfür bataryaların en önemli özelliği eriyik halde bulunan elektrotlarıdır ki bunun temini için çalışma sıcaklığının 300-350 °C olması gerekmektedir.

Uzun deşarj zamanı: Bu grup depolama yöntemlerinin deşarj süreleri günler hatta aylar olarak tanımlanmaktadır. Hidrojen depolama, sentetik gaz depolama bu gruba giren metotlardır.

Kısa deşarj zamanı: Bu deşarj periyodu birkaç saniyeden birkaç dakikaya kadar olan süreyi tarif etmektedir. Süper kondansatör (iki tabakalı), manyetik enerji depolama ve volanlar kısa süreli enerji sağlayan depolama yöntemleridir.

Süper iletken manyetik depolama sisteminin avantajları aşağıdaki şekilde sıralanmıştır.

Gizli ısının depolanması  yöntemi sıklıkla faz değişimi ile ısı depolanması olarak da literatürde adlandırılmaktadır. Depolama esnasında kullanılan malzemenin fazının değişmesi bu gibi isimlendirilmelerin nedenidir, öte yandan gizli ısı olarak anılmasının sebebi de gene ısıl özelliklerinden ötürüdür. Maddeler faz değiştirirken ısı almaya devam ederler ama sıcaklıkları da aynı kalır, bu nedenle de bahsedilen ısı geçişi gizli ısı olarak bilinir. Bilindiği üzere faz değişimleri katıdan sıvıya, sıvıdan gaza ve ya tersi yönde olabilir ki tersi yönünde gerçekleşen işlem ısının tutulduğu değil ısının atıldığı bölümdür. Bu değişimler arasında ısı depolamaya en uygun faz değişiminin katı-sıvı dönüşümü olduğu gözlenmiş ve bu değişimde erime esnasında ısı saklanır. Yaygın olarak kullanılan malzemeler inorganik tuz hidratları ve erime yeteneği olan organik karışımlardır. Organik karışımlar inorganik tuzlardan daha düşük yoğunluklara sahiptirler bu nedenle inorganik tuzlar ısı depolama işlemlerinde daha ön plana çıkmaktadırlar. Bu yöntemde en sık karşılaşılan uygulama buz soğutuculardır.

Demir kromuyum redoks akış bataryalarda standart hücre voltajı 1,18 V ve hücre güç yoğunluğu ise 70-100 mW/cm2 ’dir.

Geleneksel bataryalarda aktif kütleler elektrotlarda saklanıyordu, redokslarda ise solüsyonlarda bulunmaktaydı. Adından da anlaşılacağı üzere hibritlerde hem elektrotta hem de solüsyonda saklanmaktadır.

Elektrokimyasal enerji depolama; içeriği ile kimyasal enerjiyi bir çeşit yükseltgenme indirgenme reaksiyonu sonucunda elektrik enerjisine dönüştürebilen yöntemdir. Günümüzde kullanılan bataryalar (standart ya da akış tipi) bu tip depolama yönteminin örnekleridir.

Kurşun asit bataryaların sağladığı avantajlar aşağıdaki gibi sıralanabilir:
• Kurşunun düşük maliyeti ve kolay elde edilebilirliği
• Yüksek dayanım
• Hücrelerde elde edilebilen yüksek potansiyel
• Elektrokimyasal verimlilik
• Çevrim ömrü

Kurşun asit batarya dünya genelinde en yaygın kullanılan batarya
tiplerindedir ve mobil ya da sabit birçok sistemde kullanılmaktadır.

Volanların avantajları aşağıdaki gibi sıralanabilir:
• Mükemmel çevrim dengesine sahiptirler ve
uzun ömürlüdürler.
• Bakım ihtiyaçları azdır.
• Güç yoğunlukları yüksektir.
• Kompakt bir yapıya sahiptirler bu uygulama alanlarının genişlemesine yardımcı olmaktadır.
• İhmal edilebilir çevresel etkileri vardır.

Bu yeni tip kondansatörün beraberinde
getirdiği avantajlar aşağıdaki gibi özetlenebilir:
• Yalıtkan malzemesinde herhangi bir kimyasal reaksiyon gerçekleşmez.
• Şarj/deşarj çevriminde genel itibari ile indirgeme olmadığından, öngörülen çalışma
ömrü 1 milyon çevrimden fazladır.
• Çalışma sıcaklıkları geleneksel bataryalardan yüksektir.
• Geniş yüzey alana sahiptirler bu da iç direnci ve kayıpları azaltır.
• Sığaları (elektrik yükü depo etme yeteneği)
çok yüksektir. (binlerce Farad mertebesinde)

Elektrik üretiminin düzenlenmesinde bu tip birimlerin çok büyük önemi vardır. Genel olarak faydaları aşağıdaki gibi özetlenebilir:

Elektrik giderlerini azaltır: Fiyatlandırmanın düşük olduğu zamanlarda depolama yaparak, fiyatlandırmanın yüksek olduğu zamanlarda depolanmış enerjinin kullanıma olanak tanıyarak maliyetleri azaltır.

Enerji güvenilirliğini arttırır: Herhangi bir öngörülemeyen enerji kesintisinde (doğal afet, şebeke hataları gibi durumlarda) devreye girerek, devamlılığı sağlar. Kullanılan sistemlerin ve yürüyen işlerin bu kesintilerden zarar görmesinin önüne geçilir.

Enerjinin kalitesini arttırır: Termik ve doğalgaz santrallerinde üretim talebe bağlı olarak değişkenlik göstermektedir. Bu santrallerde koşullara bağlı olarak elektrik üretimleri durma noktasına dahi gelebilmektedir. Bu tür dalgalanmalar şebekeye aktarılan gücün kalitesini etkilemektedir. Enerji depolama birimleri enerjinin kesintisiz bir biçimde aktarılmasını sağlayacağından verimi arttıracaktır. Benzer biçimde rüzgâr ve güneş santrallerinde rüzgârın olmadığı ya da güneşin battığı periyoda denk gelen zamanlarda devreye girebilen enerji depolama birimleri enerji kalitesini arttırırlar.

Süper iletken manyetik depolama sisteminin güçlü yönleri ise:

I. Çok kısa sürede reaksiyon verebilmesi ve kısa periyotlarda yüksek güç sağlayabilirler.

II. Soğutma esnasındaki kayıplar ihmal edilecek olunursa %95 mertebesinde verime sahiptirler.

III. Hareket eden parça olmamasına rağmen sistemin bütününün güvenilirliği kriyojenik soğutuculara bağlıdır. Soğutucu doğru çalıştığı müddetçe sistem düzgün olarak çalışabilecektir.

Li-iyon bataryalar ise günümüzde en aşina olduğumuz batarya tipidir. Mobil cihazların genelinde (akıllı telefon, tablet, bilgisayar, kamera), kablosuz güç cihazlarında (zımpara, matkap vs.) ve ulaşım araçlarında (elektrikli otomobil, elektrikli motosiklet ve hibrit arabaların hemen hemen tamamında Li-iyon tercih edilmektedir ) en çok tercih edilen yöntemdir.

Günümüzde kullanılan enerji depolama yöntemleri kapasitelerine göre karşılaştırılacak olunursa aşağıdaki grafikler elde edilmektedir. Su pompalama daha önce de belirtildiği gibi en yüksek kapasiteli yöntemdir (127 000 MW ile mevcut kurulu tesislerin neredeyse tamamına karşılık gelmektedir %99). Bunu sıkıştırılmış hava (440 MW), NaS (316 MW) ve Li-iyon (≈70 MW), kurşun asit (≈35 MW), Ni-Cd bataryalar (≈27 MW) ve volan (25 MW) takip etmektedirler.

Elektriksel depolama, elektrik enerjisinin sistemlerde elektro-statik ya da elektromanyetik olarak depolandığı durumları göstermektedir.

Son yıllarda daha da önem kazanan iklim değişikliği ve bunun nedenleri üzerine yapılan incelemeler araştırmacıları ve bilim insanlarını farklı yönlere sürüklemiştir; çünkü bu değişikliğin ana nedeninin karbon salınımındaki artış olduğu belirlenmiş ve buna neden olan fosil yakıt kullanımına karşı tedbirler alınması gerektiği fark edilmiştir.