كيف تقوم البطارية بتخزين الطاقة?

بغض النظر عما إذا كنا مستيقظين أم لا, بغض النظر عن أنشطتنا, استهلاك الطاقة يرافقنا دائمًا.

لكن, كيف يتم تخزين الطاقة? كيف تقوم البطارية بتخزين الطاقة?

ماذا لو كان من المناسب أن نستخدمه عندما نحتاج إليه?

دعنا نتعمق أكثر في هذا الموضوع لاكتساب فهم أكثر شمولاً للمبادئ الأساسية وراء هذا المفهوم.

ما هي الطاقة? كيف تقوم بتخزينها?

إذا نظرنا إلى الوراء في مفاهيم الفيزياء الأساسية, يتم تعريف الطاقة على أنها القدرة على القيام بالعمل.

إنه يمثل قدرة أي قوة على العمل.

الطاقة موجودة في أشكال مختلفة, ولكن يمكن تصنيفها بشكل أساسي في فئتين: الطاقة الحركية والطاقة المحتملة.

لتوضيح الفرق بين هذين النوعين من الطاقة, غالبًا ما يستخدم المعلمون استعارة الحجر لتوضيح:

صخرة تتدحرج من قمة الجبل لها طاقة حركية, وإذا تصطدم بكائن آخر, يمكن أن تنقل هذه الطاقة. الطاقة الحركية هي الطاقة الموجودة في الحركة.

وتلك الصخور تقع على حافة الهاوية, بسبب موقفهم, نعتقد أن لديهم طاقة محتملة.

هذه الطاقة في حالة مخزنة.

الطاقة الكهربائية أو الكهرباء تنتمي إلى فئة الطاقة الحركية, لأن الكهرباء هي في الأساس مظهر من مظاهر الحركة.

لكن, يمكن تحويل الطاقة الكهربائية إلى أشكال أخرى من الطاقة التي يمكننا تخزينها.

دعونا نستكشف كيف يتم تحقيق عملية التحول هذه!

يمكن تخزين الطاقة الكهربائية?

لا يمكن تخزين الطاقة الكهربائية مباشرة, ولكن يمكن تحويلها إلى أشكال أخرى قاتمة.

بعد ذلك, يمكن تحويل هذه الطاقة مرة أخرى إلى الطاقة الكهربائية حتى يستخدمها الناس.

يمكن تحقيق تخزين الطاقة الكهربائية من خلال طرق مختلفة, مشتمل:

تخزين الطاقة دولاب الموازنة (تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية)

تخزين ضخ (استخدام طاقة الجاذبية المحتملة للمياه)

تخزين طاقة الهواء المضغوط (تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة محتملة للهواء)

تخزين الطاقة المكثف (تهمة تخزين)

تخزين طاقة البطارية (الطريقة الأكثر شيوعًا هي تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة كيميائية)

ما هي البطارية?

البطارية هي جهاز تخزين للطاقة يخزن الطاقة الكيميائية للتحويل المستقبلي إلى الطاقة الكهربائية.

يمكن أن تحتوي البطارية على وحدة كهروكيميائية أو أكثر.

داخل هذه الوحدات, تولد التفاعلات الكيميائية تدفق الإلكترون, مما أدى إلى تكوين التيار في الدائرة.

هذا النوع من التيار هو مصدر الطاقة المطلوب لإكمال المهام المختلفة!

يمكننا مقارنة البطاريات بمضخات نقل الإلكترون: كل بطارية لها قطب كهربائي موجب (الكاثود), القطب السلبي (الأنود), والكهارل, ويتفاعل المنحل بالكهرباء كيميائيًا مع الأقطاب الإيجابية والسلبية.

هذه ميزة شائعة لجميع البطاريات, لكن أنواع البطاريات المختلفة لها اختلافات في آليات تخزين الطاقة.

دعونا نستكشف عدة أنواع مختلفة من البطاريات ونفهم كيفية تخزين الطاقة.

ما نوع الطاقة المخزنة في البطارية?

ربما قد تكون فضوليًا بشأن البطارية هو نوع الطاقة.

أنواع شائعة من البطاريات وآليات تخزين الطاقة:

في الوقت الحالي, تشمل الأنواع الأكثر استخدامًا من البطاريات القابلة لإعادة الشحن بطاريات ليثيوم أيون وبطاريات حمض الرصاص.

بطارية الرصاص الحمضية

بطاريات حمض الرصاص لها تاريخ تطوير أكثر 170 سنوات وهي أقدم نوع من البطارية القابلة لإعادة الشحن.

في منتصف القرن التاسع عشر, اخترع العلماء بطاريات حمض الرصاص. يستخدم هذا النوع من البطارية التكنولوجيا التقليدية لتخزين الطاقة وتحويلها إلى طاقة كهربائية.

معيار 12 تتكون بطارية فولت الحموضة الحموضة من ست خلايا بطارية 2 فولت, كل يحتوي على محلول مختلط من حمض الكبريتيك والماء.

تم تجهيز كل وحدة بقطب إيجابي وقطب سالب.

عندما يتم تفريغ البطارية, سيحل حمض الكبريتيك ويطلق الماء, الذي يستهلك الحمض.

التفاعل الكيميائي الذي يحدث على صفيحة القطب السلبي يطلق الإلكترونات وأيونات الهيدروجين, وهو رد فعل كيميائي أثناء تصريف البطارية:

عند الشحن, هذه العملية قابلة للعكس, وستقوم البطارية بتجديد جزيئات حمض الكبريتيك, وهي عملية تخزين الطاقة.

تبعًا, نقوم بتحويل الطاقة المخزنة في حمض الكبريتيك إلى طاقة كهربائية لاستخدامنا.

على الرغم من أن بطاريات حمض الرصاص تأتي في نماذج مختلفة, يستخدمون جميعًا نفس آلية تخزين الطاقة الكيميائية.

بطارية ليثيوم أيون

المكونات الأساسية لبطاريات الليثيوم أيون – القطب الإيجابي (الكاثود) القطب السلبي (الأنود) – مسؤولون عن تخزين أيونات الليثيوم.

أثناء عملية الشحن والتفريغ, تنتقل أيونات الليثيوم من القطب الإيجابي إلى القطب السلبي من خلال المنحل بالكهرباء, وبالتالي تحقيق تخزين الطاقة وإصدارها.

بالمقارنة مع بطاريات حمض الرصاص مع تفاعلات كيميائية موحدة, تظهر بطاريات الليثيوم أيون خصائص كيميائية متنوعة.

فيما يلي بعض الأنواع الرئيسية من بطاريات الليثيوم أيون:

أكسيد الكوبالت الليثيوم (LiCoO2), مختصرة كما LCO, يستخدم على نطاق واسع في الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة.

أكسيد المنغنيز الليثيوم (LiMn2O4), مختصرة كما الكائنات الحية المحورة, يستخدم عادة في الأدوات الكهربائية.

ليثيوم نيكل أكسيد المنغنيز (linimncoo2), مختصرة كما NMC, يستخدم في سيارات Tesla الكهربائية.

ليثيوم نيكل أكسيد الألمنيوم (Linicoalo2), مختصرة كما NCA, يستخدم أيضًا في سيارات Tesla Electric.

تيتانات الليثيوم (Li2TiO3), مختصرة كما LTO, مناسب للأدوات الكهربائية والتطبيقات الخاصة.

فوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO4), المعروف أيضًا باسم LFP أو “الحياة بو” البطاريات, هل التركيب الكيميائي الذي نستخدمه في البطاريات المولودة في المعركة.

تتكون بطاريات ليثيوم أيون من خلايا بطارية متعددة, التي لديها كثافة عالية الطاقة ويمكنها تخزين كمية كبيرة من الطاقة في حجم صغير.

هم أخف, تهمة أسرع, أكثر كفاءة, ولديها معدلات تفريغ ذاتية أقل من بطاريات حمض الرصاص.

لديها عمر خدمة أطول واستقرار ممتاز.

يتم الإشادة بشكل خاص بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم لحياتها الطويلة ومقاومة الحرارة الممتازة.

إجمالي, أنها توفر حل طاقة أكثر أمانًا وأكثر استدامة.

ما نوع الطاقة المخزنة داخل البطارية?
يمكنك معرفة المزيد من المعلومات التفصيلية من خلال مقالتنا.

كيف تخزن البطاريات الطاقة?

الطريقة التي تحصل عليها البطارية وتخزن الطاقة.

يمكن الحصول على الطاقة في البطارية بطرق مختلفة وتحويلها إلى طاقة كهربائية.

يمكن تخزين وتحويل جميع أشكال الطاقة تقريبًا, بغض النظر عن كيفية توليدها.

فيما يلي طريقتان رئيسيتان للحصول على الطاقة:

توريد شبكة الطاقة

شبكة الطاقة عبارة عن نظام معقد يتكون من محطات الطاقة, مرافق التوزيع, وشبكات النقل. وظيفتها هي تلبية توازن إمدادات الكهرباء والطلب من الأفراد والمؤسسات في منطقة معينة.

يمكن لشبكة الطاقة أن توفر إمدادات طاقة واسعة النطاق, مما يساعد على استخدام موارد الطاقة بشكل أكثر فعالية ويعزز اقتصاد أنظمة التوليد الموزعة.

نظرًا لحقيقة أن شبكة الطاقة غير مصممة لتخزين الكهرباء, يتم استخدام تقنيات تخزين الطاقة مثل بطاريات الليثيوم أيون لضمان تخزين الكهرباء للاستخدام في المستقبل.

خارج الشبكة الطاقة المتجددة

تشير الطاقة خارج الشبكة إلى استخدام الموارد المتجددة مثل الطاقة الشمسية, رياح, والطاقة المائية.

تضمن مصادر الطاقة هذه الطاقة الشمسية, رياح, يتم التقاط الطاقة المائية بشكل فعال واستخدامها في أجهزة الطاقة مثل الألواح الشمسية, توربينات الرياح, أو المولدات الكهرومائية.

هذه الأجهزة قادرة على تحويل الطاقة بشكل فعال من مصادر مختلفة إلى طاقة كهربائية وتخزينها في البطاريات للاستخدام في المستقبل.

قبل استخدام الطاقة المخزنة لإمدادات الطاقة, عادة ما يكون العاكس مطلوبًا لتحويل التيار المباشر (العاصمة) في البطارية إلى تيار بالتناوب (تكييف) لتلبية الطلب على إمدادات الطاقة.

لماذا لا غنى عن تخزين طاقة البطارية?

من بين العديد من التطبيقات المتنقلة التي تعتمد على تخزين الطاقة, تلعب البطاريات دورًا حاسمًا.

على الرغم من أننا نستطيع تحويل أشكال الطاقة الأخرى إلى طاقة كهربائية, هذا التحويل ليس دائمًا الخيار المثالي.

تخيل استخدام محرك لتشغيل هاتفك الذكي, وهو أمر غير عملي بوضوح.

يعتمد نظام طاقة النسخ الاحتياطي على الطاقة الكهربائية المخزنة في البطارية لتوفير الطاقة بسرعة في حالة فشل الشبكة أو المولد.

من المجال الصناعي, عملية شبكة الطاقة, صناعة الإنترنت والاتصالات السلكية واللاسلكية, وحتى بعض العائلات, يستخدمون نظام الطاقة الاحتياطية لضمان استمرارية مصدر الطاقة.

بالنظر إلى أن البطاريات بمثابة وسيلة هادئة ومستقرة لتخزين الطاقة الكهربائية, فهي حاسمة بنفس القدر لمستخدمي أنظمة الطاقة الشمسية.

بالنظر إلى أن الطاقة الشمسية فعالة فقط خلال اليوم, من الأهمية بمكان تخزين الكهرباء المولدة في بطاريات موثوقة وهادئة للاستخدام عند الحاجة.

تخزين الطاقة على نطاق واسع أمر بالغ الأهمية.

تقوم البطارية بتخزين نوع الطاقة المرتبط بمقياس السيناريو الذي يتم استخدامه فيه.

يمكن للطاقة الشمسية والرياح أن تولد الكهرباء فقط بشكل فعال عندما يكون هناك أشعة الشمس الكافية وطاقة الرياح القوية.

يجب أن تتحقق إمكانات مصادر الطاقة المتجددة هذه من خلال تقنيات تخزين الطاقة من أجل زيادة فعاليتها خلال ذروة الطلب على الطاقة.

يجادل البعض بأن تكنولوجيا تخزين الطاقة لها تأثير حاسم على معالجة تغير المناخ العالمي.

الطاقة المخزنة في البطاريات تدفع العمليات العالمية

على الرغم من أننا نستخدم البطاريات بشكل متكرر في حياتنا اليومية, يعاني العديد من الأشخاص من أول بطاريات كمصدر للطاقة الأساسي خلال أنشطة السفر أو القوارب الخاصة بـ RV.

في هذه السيناريوهات, يعد تخزين الطاقة الكهربائية في بطاريات موثوقة وآمنة أمرًا ضروريًا لضمان تجربة سفر مريحة.

تقوم البطاريات بتحويل الطاقة المخزنة إلى طاقة كهربائية من خلال التفاعلات الكيميائية, وهو مورد قيم لا يزال يوفر لنا الراحة.

ما نوع الطاقة المخزنة في البطارية? يعتمد ذلك على نوع البطارية التي تختارها.

توفر البطاريات الطاقة لحياتنا اليومية بطرق مختلفة.

هذه القوة هي مصدر حريتنا, والحرية نفسها رمز للقوة.

خاتمة

هل أنت حريص على معرفة المزيد عن أنظمة الطاقة الشمسية وبطاريات الليثيوم?

نحن نفهم أن بناء أو ترقية أنظمة تخزين الطاقة يمكن أن يكون تحديًا, لذلك نحن ملتزمون بتزويدك بالدعم اللازم.

فريق مبيعات وخدمة العملاء في GYCXSOLAR دائمًا ما يكون جاهزًا لمساعدتك في حل أي مشاكل!

تابعنا لمعرفة المزيد حول كيفية ضخ أنظمة بطارية الليثيوم الحيوية في حياتك اليومية.