Συστήματα αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας.

Abstract

Το θέμα της παρούσας διατριβής είναι η επισκόπηση των συστημάτων αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας και η παρουσίαση των βασικών τους χαρακτηριστικών βάση των οποίων επιλέγονται για χρήση σε διάφορες εφαρμογές. Η συνεχής ρύπανση της ατμόσφαιρας με συνεπακόλουθα το φαινόμενο του Θερμοκηπίου, την όξινη βροχή, τη τρύπα του όζοντος και τη δημιουργία νέφους στις μεγαλουπόλεις του πλανήτη, δεν αφήνει περιθώρια περαιτέρω χρήσης των ορυκτών καυσίμων για κάλυψη των καθημερινών ενεργειακών αναγκών. Επιπλέον, η έκλειψη των ορυκτών καυσίμων σε συνδυασμό με την αύξηση του πληθυσμού παγκοσμίως, δεν αφήνει άλλες επιλογές από την αξιοποίηση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας για παραγωγή ηλεκτρισμού και εξυπηρέτηση της ζήτησης. Από την άλλη, οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας εμφανίζονται διαλείπεις και απρόβλεπτες με αποτέλεσμα να αδυνατούν να ικανοποιήσουν την ηλεκτρική ζήτηση χωρίς τη χρήση συστημάτων αποθήκευσης. Έτσι, αναλόγως της εφαρμογής (διαχείριση ενέργειας ή ποιότητα ισχύος), οι διάφορες τεχνολογίες εμφανίζονται κατάλληλες ή ακατάλληλες, βασισμένες στην αρχή λειτουργίας, τον βαθμό απόδοσης, την επίδοση των υλικών που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή και λειτουργία του εξοπλισμού τους, και σε πολλές άλλες παραμέτρους. Ως εκ τούτου, στην Ενότητα 1 γίνεται μια εισαγωγή για τα ενεργειακά ζητήματα που επικρατούν σήμερα και τα πλεονεκτήματα χρήσης του ηλεκτρισμού. Στη Ενότητα 2, γίνεται μια περιγραφή των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας και αναλύονται με λεπτομέρεια οι τεχνολογίες παραγωγής ηλεκτρισμού τόσο από συμβατικές όσο και από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Η αρχή λειτουργίας και τα βασικά χαρακτηριστικά των συστημάτων αποθήκευσης της ηλεκτρικής ενέργειας παρουσιάζονται στην Ενότητα 3 ενώ η Ενότητα 4 ασχολείται με τις διάφορες εφαρμογές των συστημάτων αποθήκευσης στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας. Τα συμπεράσματα συνοψίζονται στην Ενότητα 5.

In this thesis a review of the electrical energy storage systems and their main characteristics based on which are selected for use in various applications is carried out. The continuous air pollution due to fossil-fuels combustion, has imposed the attendant global warming, acid rain, the ozone hole and is responsible for the smog formation in big cities of the world, and as a result, further use of fossil fuels to meet the daily energy needs is limited. Moreover, the deplition of fossil fuels coupled with population growth worldwide, leaves no other options than the use of renewable energy sources for electricity production to serve demand. On the other hand, renewable energy sources appear intermittent and unpredictable thus unable to meet the power demand without using storage systems. According to the application (energy management or power quality), various technologies appear appropriate or inappropriate, based on the operating principle, the efficiency, the performance of the materials used for the construction and operation of their equipment, and many other parameters. Therefore, the first Section is an introduction indicating energy issues prevailing today and the electricity usage advantages. In the second Section, there is a description of power systems and analyzed in detail the electricity production technologies from both conventional and renewable energy sources. The working principle and the main characteristics of the electricity storage systems are presented in Section 3 and Section 4 deals with the various storage system applications in power systems. The conclusions are summarized in Section 5.