วิกิพีเดีย

แบตเตอรี่ยิ่งยวด

แบตเตอรี่ยิ่งยวด (อังกฤษ: UltraBattery) เป็นอุปกรณ์การเก็บพลังงานแบบไฮบริด, คิดค้นโดยองค์การวิจัยวิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรมเครือจักรภพ (CSIRO) ของออสเตรเลีย[1]. UltraBattery ผสมผสานเทคโนโลยีตัวเก็บประจุยิ่งยวด กับเทคโนโลยีแบตเตอรี่แบบตะกั่ว-กรดในเซลล์เดียวกันโดยใช้สารอิเล็กโทรไลท์ร่วมกัน.

บทนำ

แก้

งานวิจัยที่ดำเนินการโดยห้องปฏิบัติการอิสระ, เช่นห้องปฏิบัติการแห่งชาติซานเดียของสหรัฐอเมริกา[2], บริษัทร่วมค้าแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดขั้นสูง (ALABC)[3], องค์การวิจัยวิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรมเครือจักรภพ (CSIRO)[4] และการทดสอบเชิงพาณิชย์โดยบริษัทผู้ผลิต East Penn, แบตเตอรี่ Furukawa, และ Ecoult ได้แสดงให้เห็นว่าเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดที่กำกับควบคุมด้วยวาล์ว (อังกฤษ: valve-regulated lead-acid (VRLA)) แบบเดิมแล้ว, เทคโนโลยีแบตเตอรี่ยิ่งยวดมีประสิทธิภาพด้านพลังงานสูงกว่า, อายุการใช้งานยาวกว่าและมีค่าการชาร์จที่รับได้ (อังกฤษ: charge acceptance) ภายใต้บางส่วนของสภาวะการชาร์จ (อังกฤษ: state of charge (SoC)) ที่เหนือกว่า.

เมื่อนำสองเทคโนโลยีมารวมกันเป็นหนึ่งเซลล์แบตเตอรี่หมายความว่าแบตเตอรี่ยิ่งยวดทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีตะกั่ว-กรดธรรมดา[5] ส่วนใหญ่เนื่องจากความจริงที่ว่ามันสามารถใช้งานได้เป็นระยะเวลานานในสถานะบางส่วนของการชาร์จ (PSoC), ในขณะที่แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดธรรมดาปกติได้รับการออกแบบมากกว่าสำหรับการใช้ SoC ที่สูง (เช่นเมื่อแบตเตอรี่เกือบจะชาร์จเต็ม)[6] การทำงานในช่วง SoC บางส่วนจะยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ส่วนใหญ่โดยการลดการตกผลึกซัลเฟต (อังกฤษ: sulfation) และโดยการลดเวลาที่ใช้ในทำงานที่ขณะ SoC ที่สูงมากและที่ต่ำมาก. ในขณะที่ปฏิกิริยาข้างเคียงต่างๆมีแนวโน้มที่จะก่อให้เกิดการเสื่อมถอย. แบตเตอรี่แบบ VRLA แบบเดิมมีแนวโน้มที่จะเสื่อมถอยอย่างรวดเร็วเมื่อทำงานในช่วง SoC บางส่วนนี้[6]

ประวัติ

แก้

ในปี 2007 East Penn Manufacturing ได้รับใบอนุญาตหลักทั่วโลกในการผลิตและการค้าเทคโนโลยีแบตเตอรี่ยิ่งยวดสำหรับการใช้งานเกี่ยวกับการเคลื่อนที่และยานยนต์ (ในดินแดนต่างๆ) และสำหรับการใช้งานการจัดเก็บพลังงานนิ่ง (ทั่วโลก, นอกประเทศญี่ปุ่นและไทย, ที่ Furukawa แบตเตอรี่เป็นผู้ถือใบอนุญาตหลัก)[7].

ในเดือนมีนาคม 2013 รัฐบาลออสเตรเลียประกาศให้ทุนเพิ่มเติมผ่าน'โปรแกรมพลังงานหมุนเวียนที่เกิดใหม่'ของ'สำนักงานพลังงานหมุนเวียนออสเตรเลีย'เพื่อพัฒนาต่อในเทคโนโลยีแบตเตอรี่ยิ่งยวดเพื่อให้เป็นที่เก็บพลังงานที่มีประสิทธิภาพด้านค่าใช้จ่ายสำหรับระบบพลังงานหมุนเวียนที่อยู่อาศัยและเชิงพาณิชย์[8].

หลักการจัดเก็บ

แก้

แบตเตอรี่ยิ่งยวดเป็นอุปกรณ์ไฮบริดที่รวมเทคโนโลยีตัวเก็บประจุยิ่งยวดกับเทคโนโลยีแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดให้อยู่ในเซลล์เดียวที่มีอิเล็กโทรไลท์ที่ใช้ร่วมกัน.

ทางกายภาพ, แบตเตอรี่ยิ่งยวดมีขั้วบวกขั้วเดียวและขั้วลบสองขั้ว - ขั้วหนึ่งเป็นคาร์บอน, อีกขั้วหนึ่งเป็นตะกั่ว, ในอิเล็กโทรไลท์ร่วมกัน. เมื่อรวมเข้าด้วยกันขั้วลบทั้งสองขั้วเป็นขั้วลบของชุดแบตเตอรี่ยิ่งยวด แต่คาร์บอนเป็นขั้วของตัวเก็บประจุและตะกั่วเป็นขั้วของเซลล์ตะกั่ว-กรด. ขั้วบวกขั้วเดียว (ตะกั่วออกไซด์) ปกติเป็นของทุกแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดและเป็นของใช้ร่วมกันระหว่างเซลล์ตะกั่ว-กรดและตัวเก็บประจุยิ่งยวด.

เทคโนโลยีนี้ (โดยเฉพาะการเพิ่มขึ้นของขั้วไฟฟ้าคาร์บอน) ทำให้แบตเตอรี่ยิ่งยวดมีลักษณะการทำงานที่แตกต่างกันกับแบตเตอรี่ VRLA ธรรมดา. เฉพาะเทคโนโลยีแบตเตอรี่ยิ่งยวด มันไม่ต้องทนทุกข์ทรมานอย่างมีนัยสำคัญมากนักจากการพัฒนาของ sulfation แบบถาวร (หรือแข็ง) ที่ขั้วลบของแบตเตอรี่ - ปัญหาที่มักจะแสดงให้เห็นทั่วไปในแบตเตอรี่กรดตะกั่วธรรมดา.

วัสดุที่ใช้

แก้

ตะกั่วเป็นขั้วลบของแบตเตอรี่ตะกั่วกรด

คาร์บอนเป็นขั้วลบของแบตเตอรี่ยิ่งยวด

สารละลายอิเล็กโทรไลท์ถูกทำขึ้นจากกรดกำมะถันและน้ำ

ตะกั่วซัลเฟตเป็นผลึกหรือผงสีขาว. การทำงานของแบตเตอรี่ตะกั่วกรดปกติจะเห็นผลึกตะกั่วซัลเฟตขนาดเล็กที่เจริญเติบโตบนขั้วลบในระหว่างการดีสชาร์จและการละลายกลับไปเป็นอิเล็กโทรไลท์ระหว่างการชาร์จ.

ขั้วไฟฟ้าถูกสร้างจากตารางตะกั่ว, ด้วยสารประกอบวัสดุที่แอคทีฟมีพื้นฐานมาจากตะกั่ว - ตะกั่วออกไซด์ - ขึ้นรูปเป็นส่วนที่เหลือของแผ่นบวก

การประยุกต์ใช้งาน

แก้

แบตเตอรี่ยิ่งยวดสามารถใช้สำหรับช่วงของการใช้ในการจัดเก็บพลังงานเช่น:

  • ในยานพาหนะไฟฟ้าไฮบริด
  • เพื่อจัดเก็บพลังงานหมุนเวียนและการทำให้เรึยบของการผลิตกระแสไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานที่มาเป็นระยะๆ
  • ในฐานะที่เป็นส่วนหนึ่งของระบบพลังงานไฮบริดที่มีประสิทธิภาพที่ใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจากเชื้อเพลิงฟอสซิล[9].
  • เพื่อให้บริการเสริมกับกริดไฟฟ้า

แบตเตอรี่ยิ่งยวดเสมือนว่าจะสามารถรีไซเคิลได้ 100 เปอร์เซนต์และสามารถทำขึ้นได้ที่โรงงานผลิตแบตเตอรี่ที่มีอยู่[10].

แบตเตอรี่ยิ่งยวดในยานพาหนะไฟฟ้าไฮบริด (HEVs)

แก้

แบตเตอรี่ยิ่งยวดมีข้อดีหลายประการเหนือแบตเตอรี่ nickel-metal hydride (Ni-MH) ที่ใช้อยู่ใน HEVs ปัจจุบัน. พวกมันมีราคาถูกกว่าแบตเตอรี่ Ni-MH ประมาณ 70%, เมื่อเทียบกับผลการดำเนินงานในแง่ของการบริโภคน้ำมันเชื้อเพลิงและอัตราการชาร์จและดีสชาร์จได้เร็วกว่าแบตเตอรี่ Ni-MH[11]

เมื่อถูกใช้ใน HEVs, ตัวเก็บประจุยิ่งยวดของแบตเตอรี่ยิ่งยวดจะทำหน้าที่เป็นกันชนระหว่างการดีสชาร์จกับการชาร์จในอัตราสูง, เปิดโอกาสให้มันจัดส่งและการดูดซับประจุได้อย่างรวดเร็วในระหว่างการเร่งความเร็วและการเบรกของยานพาหนะ[11]

การทดสอบประสิทธิภาพการทำงานของแบตเตอรี่ยิ่งยวดในยานพาหนะไฟฟ้าไฮบริดโดย Advanced Lead Acid Battery Consortium พบว่าสามารถทำงานได้มากกว่า 100,000 ไมล์ด้วยแบตเตอรี่แพคเดียวโดยไม่มีการย่อยสลายอย่างมีนัยสำคัญ[12]. ผลจากห้องปฏิบัติการของต้นแบบของแบตเตอรี่ยิ่งยวดแสดงให้เห็นว่ากำลังการผลิต, กำลังงาน, พลังงานที่มี, การหมุนแบบเย็น (อังกฤษ: cold cranking) และดีสชาร์จด้วยตัวเองของพวกมันมีคุณสมบัติตรงตามหรือเกินทุกเป้าหมายที่ตั้งไว้สำหรับ HEVs ที่ใช้พลังงานช่วยต่ำสุดและสูงสุด.

แบตเตอรี่ยิ่งยวด ใน Microgrids

แก้

แบตเตอรี่ยิ่งยวดสามารถนำมาใช้กับแหล่งพลังงานหมุนเวียนเพื่อทำให้มันเรียบและเลื่อน (เช่นการจัดเก็บเพื่อใช้ในภายหลัง) บน microgrids เพื่อปรับปรุงความพร้อมใช้ที่สามารถคาดเดาได้. แบตเตอรี่ยิ่งยวดยังสามารถใช้ในระบบ Microgrid แบบสแตนด์อโลน, ระบบไฟฟ้าพลังงานหมุนเวียนและไฮบริด microgrids ได้อีกด้วย. ระบบ Microgrid แบบสแตนด์อโลนจะควบรวมเชื้อเพลิงดีเซลหรือฟอสซิลอื่นๆเข้ากับแบตเตอรี่ยิ่งยวดเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของการผลิตพลังงานเชื้อเพลิงฟอสซิล. การควบรวมตัวจัดเก็บพลังงานในระบบจะช่วยลดขนาดของ gen-set (เช่นแถวของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า) เพราะแบตเตอรี่สามารถจัดการกับการ peak ของโหลด. แบตเตอรี่ยิ่งยวดยังช่วยลดการบริโภคเชื้อเพลิงของ gen-set ได้อีกด้วย, เพราะเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามารถทำงานที่มีประสิทธิภาพสูงสุดของพวกมัน, โดยไม่คำนึงถึงการแปรเปลี่ยนของโหลดในระบบ.

ระบบไฟฟ้าพลังงานหมุนเวียนจะเป็นการรวมเทคโนโลยีแบตเตอรี่ยิ่งยวดกับแหล่งผลิตพลังงานหมุนเวียนเพื่อจ่ายไฟฟ้าให้กับท้องถิ่น. พวกมันสามารถใช้พลังงานเซลล์แสงอาทิตย์, พลังงานลมหรือพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์, และมักจะควบรวมเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลเพื่อเป็น back-up ไว้ด้วย. microgrids ไฮบริดจะบูรณาการแหล่งการผลิตพลังงานหมุนเวียนกับแหล่งจัดเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ยิ่งยวดและ gen-set เชื้อเพลิงฟอสซิลเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของการผลิตไฟฟ้าแบบ base-load. วิธีการนี้สามารถลดค่าใช้จ่ายของพลังงานได้อย่างมากเมื่อเทียบกับ microgrids ที่ขับเคลื่อนด้วยดีเซลเท่านั้น. นอกจากนี้ พวกมันยังช่วยลดอย่างมีนัยสำคัญของการปล่อยแก๊สเรือนกระจกอีกด้วย. ตัวอย่างของ Microgrid ประเภทนี้คือโครงการบูรณาการพลังงานทดแทนของ King Island (KIREIP)[13] ที่กำลังอยู่ในระหว่างดำเนินการโดย Hydro Tasmania. โครงการพลังงานหมุนเวียนขนาดเมกะวัตต์นี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อลดทั้งต้นทุนในการจ่ายพลังงานให้กับเกาะและลดมลพิษคาร์บอน[14].

ลักษณะสมบัติ

แก้

แบตเตอรี่ยิ่งยวดมีห้าลักษณะสำคัญที่เป็นจุดของความแตกต่างระหว่างเทคโนโลยีนี้และเทคโนโลยีแบตเตอรี่ VRLA ธรรมดา

 
เทคโนโลยีแบตเตอรี่ยิ่งยวด


การหมุนเวียนของความจุ

แก้

เมื่อแบตเตอรี่ยิ่งยวดและ VRLA มาตรฐาน(ใช้ไปแบบ SoC บางส่วน) มีการเปรียบเทียบในสภาพทดลอง, แบตเตอรี่ยิ่งยวดได้แสดงให้เห็นว่าสามารถมีการหมุนเวียนของความจุประมาณ 13 เท่าของแบตเตอรี่ VRLA มาตรฐานแบบดูดซึมด้วยแก้ว[15]

ค่าใช้จ่ายตลอดช่วงชีวิตต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง

แก้

อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ขึ้นอยู่กับว่ามันถูกใช้งานอย่างไรและจำนวนรอบของการชาร์จและการดิสชาร์จที่มันได้ผ่านเข้าไป. ในสถานการณ์ที่แบตเตอรี่จะผ่านเข้าไปสี่รอบต่อวัน รอบละ 40% และในสถานการณ์ที่ปริมาณการใช้งานเป็นปัจจัยที่จำกัดอายุ, แบตเตอรี่ยิ่งยวดจะมีอายุประมาณ 3-4 เท่านานกว่าแบตเตอรี่ VRLA ธรรมดา[6]

CSIRO อ้างว่า "แบตเตอรี่ยิ่งยวดถูกกว่าประมาณ 70% ในการผลิตเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่อื่นที่ประสิทธิภาพเทียบเท่ากันและสามารถผลิตขึ้นมาได้โดยใช้สิ่งอำนวยความสะดวกในการผลิตที่มีอยู่"[16]

ประสิทธิภาพ DC-DC

แก้

ประสิทธิภาพ DC-DC ของแบตเตอรี่หมายความถึงปริมาณของพลังงานที่มีอยู่เพื่อจะดีสชาร์จไปยังโหลดที่เชื่อมต่ออยู่กับแบตเตอรี่เป็นสัดส่วนของปริมาณของพลังงานที่ใส่ลงไปในแบตเตอรี่ระหว่างการชาร์จ. ในระหว่างการชาร์จและดีสชาร์จ, บางส่วนของพลังงานที่เก็บไว้ของแบตเตอรี่จะหายไปเป็นความร้อน ,และบางส่วนจะหายไปในปฏิกิริยาข้างเคียง. การสูญเสียพลังงานของแบตเตอรี่ยิ่งต่ำ, ประสิทธิภาพมากของแบตเตอรี่ก็ยิ่งสูง.

นักพัฒนาแบตเตอรี่ยิ่งยวดอ้างว่าสามารถบรรลุประสิทธิภาพ DC-DC ที่ 93-95% (ขึ้นอยู่กับอัตราความจุ) ในการทำงานในแอพลิเคชั่นด้านการจัดการความแปรปรวนในแบบ SoC บางส่วน, ขึ้นอยู่กับอัตราการดีสชาร์จ, และที่ 86-95% (ขึ้นอยู่กับอัตราความจุ), เมื่อทำงานในแอพลิเคชั่นด้านการเลื่อนเวลาการใช้พลังงาน. โดยการเปรียบเทียบ, แบตเตอรี่ VRLA มาตรฐานที่นำไปใช้กับการเลื่อนเวลาการใช้พลังงาน (ในแบบ SoC บนสุด) บรรลุประสิทธิภาพที่ต่ำกว่ามาก - เช่น ใน SoC จากการชาร์จที่ 79% ถึง 84%, การทดสอบแสดงให้เห็นประสิทธิภาพประมาณ 55%[17].

รอบของการรีเฟรช

แก้

แบตเตอรี่ยิ่งยวดสามารถทำงานได้โดยไม่ต้องชาร์จเพื่อเติมพลังใหม่ (อังกฤษ: refresh) เป็นระยะเวลานานออกไป. สำหรับการใช้งานที่มีรอบการใช้งานอยู่กับที่เช่นพลังงานหมุนเวียนหรือการสนับสนุนกริด, ช่วงระยะเวลานี้อาจจะเป็นระหว่างหนึ่งถึงสี่เดือนขึ้นอยู่กับปริมาณงาน; แบตเตอรี่ VRLA มาตรฐานในการใช้งานเดียวกันต้องรีเฟรชทุกๆ 1-2 สัปดาห์ถ้าทำงานเป็นหลายๆรอบทุกวัน - และประสิทธิภาพการทำงานจะเสื่อมถอยอย่างรวดเร็วแม้จะมีรอบการรีเฟรชรายสัปดาห์[18].

ในการใช้งานกับยานยนต์ในรถยนต์ไฟฟ้าไฮบริด (HEV), แบตเตอรี่ยิ่งยวดสามารถใช้งานได้มากขึ้นหรือน้อยลงอย่างต่อเนื่องใน SoC บางส่วนโดยไม่ต้องรีเฟรช. Furukawa รายงานว่า: "ในสนามทดสอบการขับรถของฮอนด้า Insight, HEV ที่ติดตั้งหนึ่งแพ็คของแบตเตอรี่ยิ่งยวด, ระยะทางขับที่เป้าหมาย 100,000 ไมล์ (ประมาณ 160,000 กิโลเมตร) ก็ประสบความสำเร็จโดยไม่ต้องชาร์จกู้คืน[19].

การยอมรับการประจุ

แก้

การทดสอบของห้องปฏิบัติการแห่งชาติซานเดียแสดงว่าแบตเตอรี่ VRLA มักจะมีประสิทธิภาพน้อยกว่า 50% ถ้าถูกชาร์จมากกว่า 90%, ประมาณ 55% ถ้าถูกชาร์จระหว่าง 79% ถึง 84%, และมีประสิทธิภาพมากกว่า 90% ถ้าถูกชาร์จระหว่างศูนย์และ 84% ของกำลังการผลิตเต็ม[20] ในการเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่ VRLA ธรรมดา, แบตเตอรี่ยิ่งยวดสามารถถูกชาร์จได้อย่างมีประสิทธิภาพและที่อัตราการชาร์จ/ดีสชาร์จที่สูง. ผลการทดสอบของ Hund และคณะได้แสดงให้เห็นว่า แบตเตอรี่ยิ่งยวดก็สามารถที่จะทำวงรอบในอัตรา 4C1 ประมาณ 15,000 รอบ. แบตเตอรี่ VRLA นี้โดยใช้ขั้นตอนการทดสอบนี้จะสามารถทำรอบได้เพียงในอัตรา 1C1.

มาตรฐานและความปลอดภัย

แก้

แบตเตอรี่ยิ่งยวดเป็นผลิตภัณฑ์ที่ผลิตโดย บริษัท East Penn Manufacturing ในประเทศสหรัฐอเมริกา, เพื่อให้ได้ตามข้อกำหนดการรับรองมาตรฐานของโลก ISO 9001: 2008, ISO/TS 16949: 2009 และ ISO 14001: 2004.

สารละลายอิเลคโทรไลท์ของแบตเตอรี่ยิ่งยวดประกอบด้วย H2SO4 ในน้ำ, และขั้วไฟฟ้าของมันเป็นสารเฉี่อย. เนื่องจากอิเล็คโทรไลท์ส่วนใหญ่เป็นน้ำ, แบตเตอรี่ยิ่งยวดจึงมีคุณสมบัติในการหน่วงไฟ (อังกฤษ: fire retarding). แบตเตอรี่ยิ่งยวดมีข้อจำกัดด้านการขนส่งและ อันตรายแบบเดียวกันกับแบตเตอรี่ VRLA ธรรมดา.

การรีไซเคิล

แก้

ทุกส่วนของแต่ละแบตเตอรี่ยิ่งยวด - ตะกั่ว, พลาสติก, เหล็กและกรด - เสมือนว่าจะรีไซเคิลได้ 100% เพื่อนำมาใช้ในภายหลัง. โรงงานรีไซเคิลขนาดใหญ่สำหรับแบตเตอรี่เหล่านี้มีอยู่แล้วและ 96% ของแบตเตอรี่ตะกั่วกรดที่ใช้ในสหรัฐอเมริกามีการรีไซเคิล[21]. ผู้ผลิตแบตเตอรี่สามารถกู้คืนและแยกตะกั่ว, พลาสติกและกรดออกจากแบตเตอรี่ VRLA. ตะกั่วจะถูกนำไปหลอมและกลั่นเพื่อนำมาใช้ใหม่. ชิ้นส่วนพลาสติกถูกทำความสะอาด, ขัด, อัดและขึ้นรูปเป็นชิ้นส่วนพลาสติกใหม่. กรดถูกฟื้นสภาพ, ทำความสะอาดและใช้ในแบตเตอรี่ใหม่.

การวิจัย

แก้

การทดสอบได้รับการดำเนินการโดยห้องปฏิบัติการอิสระ, เช่นเดียวกับโดย East Penn Manufacturing, Furukawa และ Ecoult, เพื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพการทำงานของ แบตเตอรี่ยิ่งยวดกับแบตเตอรี่ VRLA ธรรมดา.

การทดสอบรถยนต์ไฟฟ้าไฮบริด (HEV)

แก้

แบตเตอรี่ของ HEV ขนาดเล็กได้มีการทดสอบที่ SoC 70% ในรูปแบบของการชาร์จ-ดีสชาร์จแบบชีพจร. แบตเตอรี่ยิ่งยวดมีการหมุนเวียนด้านกำลังการผลิต (อังกฤษ: capacity turnover) หรือวงจรชีวิตมากกว่าแบตเตอรี่ VRLA ธรรมดาประมาณ 1.8 เท่า[22].

กิจการร่วมค้าแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด (ALABC) ได้ทดสอบความทนทานของแบตเตอรี่ยิ่งยวดในการทำงานที่ SoC บางส่วนอัตราสูงของฮอนด้าซีวิค HEV. รถทดสอบมีผลการดำเนินงานเป็นไมล์ต่อแกลลอนเป็นรูปแบบเดียวกันเมื่อเปรียบเทียบกับเมื่อใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ Ni-MH[23].

การใช้งานพลังงานอยู่กับที่

แก้

การทดสอบประสิทธิภาพ

แก้

การทดสอบประสิทธิภาพเป็น Wh (วัตต์-ชั่วโมง) ของแบตเตอรี่ยิ่งยวดในแอพลิเคชันที่อยู่กับที่สำหรับสมาร์ทกริดไฟฟ้าแสดงให้เห็นว่ากว่า 30 รอบของการชาร์จ-ดีสชาร์จที่อัตรา 0.1 C10A, ประสิทธิภาพ Wh มีตั้งแต่ 91% ถึง 94.5%, ขึ้นอยู่กับ SoC ของแบตเตอรี่. [หมายเหคุ] นี้เมื่อเทียบกับการศึกษาของห้องปฏิบัติการแห่งชาติซานเดียในเรื่องประสิทธิภาพแบตเตอรี่ตะกั่วกรดซึ่งพบว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรดแบบดั้งเดิมที่ทำงานระหว่าง SoC ที่ 79% และ 84% (โหมดการชาร์จ "สูงสุด" ที่แบตเตอรี่ตะกั่วกรดแบบดั้งเดิมจะถูกจำกัดโดยทั่วไปเพื่อยืดอายุของพวกมัน) จะประสบความสำเร็จเพียง 55% ของประสิทธิภาพการชาร์จแบบเพิ่มทีละขั้น[24].

วงจรชีวิตและการทดสอบการกู้คืน

แก้

แบตเตอรี่ต้องผ่านการทดสอบการชาร์จและการดีสชาร์จที่ SoC 60% เป็นเวลา 3 ชั่วโมง, ที่มีการชาร์จแบบกู้คืน (อังกฤษ: recovery charge) 20 ชั่วโมงทดสอบทุกๆ 90 รอบ. การทดสอบความจุแสดงให้เห็นว่าหลังจาก 270 รอบ, อัตราส่วนความจุของแบตเตอรี่ยิ่งยวดจะเท่ากับหรือมากกว่า 103%, เมื่อเทียบกับ 93% สำหรับแบตเตอรี่ตะกั่วธรรมดา. การทดสอบแสดงให้เห็นว่า แบตเตอรี่ยิ่งยวดมีวงจรชีวิตยาวกว่าและลักษณะการชาร์จแบบกู้คืนดีกว่าแบตเตอรี่ทั่วไปเมื่อทำงานใน SoC บางส่วน.

การให้บริการสาธารณูปโภคและการทำให้เรียบของฟาร์มพลังงานลม

แก้

การทดสอบแบบ SoC บางส่วนอัตราสูงได้ดำเนินการเพื่อวัดความสามารถของแบตเตอรี่ยิ่งยวดสำหรับการใช้งานบริการเสริมของสาธารณูปโภคสำหรับการจัดเก็บพลังงานและการทำให้เรียบของฟาร์มพลังงานลม. การใช้รายละเอียดวงรอบของ SoC บางส่วนอัตราสูงที่อัตรา 1C1 ถึง 4C1, แบตเตอรี่ยิ่งยวดมีความสามารถมากกว่า 15,000 รอบด้วยการสูญเสียความสามารถน้อยกว่า 20%, และสามารถหมุนรอบในอัตรา 4C1. แบตเตอรี่ VRLA แบบ absorbed glass matt (AGM) ที่ทดสอบภายใต้เงื่อนไขเดียวกันสามารถหมุนรอบในอัตรา 1C1 เท่านั้น, ต้องการ recovery charge หลังจากประมาณ 100 รอบ, และหลังจาก 1100 รอบกำลังการผลิตหายไปกว่า 20%. แบตเตอรี่ยิ่งยวดยังสามารถหมุนรอบมากกว่าสิบเท่าของจำนวนรอบระหว่าง recovery charge มากกว่าแบตเตอรี่ VRLA แบบ AGM (1000 เทียบกับ 100).

ดูเพิ่ม

แก้

อ้างอิง

แก้
  1. ↑ "UltraBattery: no ordinary battery". CSIRO website. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2013-10-12. สืบค้นเมื่อ 22 December 2013.
  2. ↑ Hund, T; Clark (2008). "Hund, Clark & Baca (Sandia National Labs, 2008), 'UltraBattery Test Results for Utility Cycling Applications'". International Seminar on Double Layer Capacitors And Hybrid Energy Storage Devices. 195–207. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2015-04-02. สืบค้นเมื่อ 20 December 2013.
  3. ↑ "The Advanced Lead Acid Battery Consortium. A Program of the International Lead Zinc Research Organization, Inc" (PDF). คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิม (PDF)เมื่อ 2014-03-19. สืบค้นเมื่อ 20 December 2013.
  4. ↑ "CSIRO website". คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2013-10-15. สืบค้นเมื่อ 17 December 2013.
  5. ↑ "Furukawa, 2013. Development of UltraBattery, Furukawa Review No. 43" (PDF). สืบค้นเมื่อ 18 December 2013.
  6. ↑ 6.0 6.1 6.2 Ferreira, Summer; Baca, Wes; Hund, Tom; Rose, David (28 September 2012). Life Cycle Testing and Evaluation of Energy Storage Devices (PDF). 2012 DOE Energy Storage Program Peer Review and Update Meeting. U.S. Department of Energy, Office of Electricity Delivery & Energy Reliability, Energy Storage Systems (ESS) Program. สืบค้นเมื่อ 20 December 2013.
  7. ↑ "UltraBattery™ - CSIROpedia". CSIRO. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2015-03-24. สืบค้นเมื่อ 23 December 2013.
  8. ↑ "FUNDING CHARGES RENEWABLE ENERGY STORAGE SOLUTIONS". สืบค้นเมื่อ 24 December 2013.
  9. ↑ Parkinson, G. "How King Island may be a blueprint for our future grid". Renew Economy Magazine. สืบค้นเมื่อ 27 December 2013.
  10. ↑ "CSIRO website". คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2013-10-15. สืบค้นเมื่อ 27 December 2013.
  11. ↑ 11.0 11.1 "Further demonstration of the VRLA-type UltraBattery under medium-HEV duty and development of the flooded-type UltraBattery for micro-HEV applications". Journal of Power Sources: 1241–1245. 2010.
  12. ↑ "ALABC UltraBattery Hybrid Surpasses 100,000 Miles of Fleet Duty" (PDF). alabc.org. The Advanced Lead Acid Battery Consortium. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิม (PDF)เมื่อ 2014-03-19. สืบค้นเมื่อ 5 August 2014.
  13. ↑ "Hydro Tasmania". kingislandrenewableenergy.com.au. King Island Renewable Energy. สืบค้นเมื่อ 22 August 2014.
  14. ↑ "Parkinson". reneweconomy.com.au. Renew Economy Magazine. สืบค้นเมื่อ 22 August 2014.
  15. ↑ Hund, T; Clark, N.; Baca, W. (2008). Marincic, Nikola (บ.ก.). UltraBattery Test Results for Utility Cycling Applications. International Seminar on Double Layer Capacitors And Hybrid Energy Storage Devices. Redox Engineering, LLC. pp. 195–207. สืบค้นเมื่อ 20 December 2013.
  16. ↑ "UltraBattery: no ordinary battery". CSIRO. 22 March 2013. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2013-10-15. สืบค้นเมื่อ 22 December 2013.
  17. ↑ Stevens, J. and Corey, P. "A Study of Lead-Acid Battery Efficiency Near Top-of-Charge and the Impact on PV System Design" (PDF). Sandia National Laboratories (Battery Analysis and Evaluation Department). สืบค้นเมื่อ 21 April 2014.{{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list (ลิงก์)
  18. ↑ Ferreira, S. "Life Cycle Testing and Evaluation of Energy Storage Devices". Sandia National Laboratories. สืบค้นเมื่อ 2 January 2014.
  19. ↑ "Development of UltraBattery - 3rd report" (PDF). furukawadenchi.co.jp. Furukawa. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิม (PDF)เมื่อ 2014-08-10. สืบค้นเมื่อ 5 August 2014.
  20. ↑ Stevens, John W.; Corey, Garth P. (May 1996). A study of lead-acid battery efficiency near top-of-charge and the impact on PV system design (PDF). Photovoltaic Specialists Conference, 1996., Conference Record of the Twenty Fifth IEEE. Conference Record of the Photovoltaics Conference. IEEE. pp. 1485–1488. doi:10.1109/PVSC.1996.564417. ISBN 0-7803-3166-4. ISSN 0160-8371. สืบค้นเมื่อ 21 April 2014.
  21. ↑ "Wastes - Resource Conservation - Common Wastes & Materials". US Environmental Protection Agency (EPA). สืบค้นเมื่อ 28 April 2014.
  22. ↑ "Development of UltraBattery" (PDF). 1 January 2013. สืบค้นเมื่อ 12 November 2014. {{cite journal}}: Cite journal ต้องการ |journal= (help)
  23. ↑ "The Advanced Lead Acid Battery Consortium" (PDF). คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิม (PDF)เมื่อ 2014-03-19. สืบค้นเมื่อ 12 November 2014.
  24. ↑ "A Study of Lead-Acid Battery Efficiency Near Top-of-Charge and the Impact on PV System Design" (PDF). สืบค้นเมื่อ 12 November 2014.
เข้าถึงจาก "https://th.wikipedia.org/w/index.php?title=แบตเตอรี่ยิ่งยวด&oldid=11180586"