Οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος έχουν διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στην αποθήκευση ενέργειας για πολλές εποχές, ιδιαίτερα κατά την περίοδο που τα αυτοκίνητα άρχισαν να γίνονται δημοφιλή στα τέλη του 1800. Αυτές οι παλιές μπαταρίες παραμένουν, γιατί λειτουργούν αρκετά καλά και δεν κοστίζουν καθόλου. Βέβαια, παρέχουν λιγότερη ενέργεια ανά μονάδα σε σχέση με τις νεότερες τεχνολογίες μπαταριών, αλλά αυτό που αρέσει στους ανθρώπους είναι η τιμή τους. Κατά μέσο όρο, οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος είναι πολύ πιο φτηνές ανά κιλοβατώρα σε σχέση με τις πιο πολυτελείς μπαταρίες ιόντων λιθίου που συζητούνται σήμερα. Γι' αυτό τον λόγο, οι άνθρωποι εξακολουθούν να προτιμούν τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος όταν το κόστος είναι καθοριστικός παράγοντας. Είναι εξαιρετικές για την εκκίνηση αυτοκινήτων, για συστήματα αναπληρωματικής παροχής ηλεκτρικής ενέργειας σε γραφεία και νοσοκομεία, καθώς και για μικρές ηλιακές εγκαταστάσεις, όπου κάθε ευρώ μετράει. Οι περιορισμένοι προϋπολογισμοί κάνουν αυτές τις παραδοσιακές μπαταρίες την προφανή επιλογή, παρά την αρκετά ξεπερασμένη φήμη τους.
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου έχουν γίνει πλέον το «χρυσό» πρότυπο αυτήν την εποχή, καθώς περιέχουν πολύ μεγάλη ισχύ σε τόσο μικρές συσκευασίες, σε σχέση με τις παλιές μπαταρίες μολύβδου-οξέος. Αν δείτε τα νούμερα της πυκνότητας ενέργειας, το λίθιο ξεπερνάει κατά πολύ τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος ως προς την ποσότητα της ενέργειας που παίρνετε ανά λίβρα. Αυτό τις καθιστά ιδανικές για οικιακές ηλιακές εγκαταστάσεις, όπου ο χώρος έχει σημασία, ενώ επίσης λειτουργούν πολύ καλά με ανεμογεννήτριες και άλλες οικολογικές τεχνολογικές εγκαταστάσεις. Το πραγματικό «χτύπημα», όμως, είναι η παράμετρος της διάρκειας ζωής. Αυτές οι μπαταρίες μπορούν να αντέξουν εκατοντάδες περισσότερους κύκλους φόρτισης από τις αντίστοιχες μπαταρίες μολύβδου-οξέος πριν χρειαστεί να τις αντικαταστήσετε, κάτι που εξηγεί γιατί εμφανίζονται παντού, από οικιακά ηλιακά πάνελ μέχρι τεράστια έργα αποθήκευσης σε κλίμακα δικτύου. Πρόσφατες έρευνες αγοράς δείχνουν ότι η τάση προς ελαφρύτερες λύσεις συνεχίζεται αμείωτη, με εταιρείες να βρίσκονται σε αγώνα δρόμου για την ανάπτυξη συσσωρευτών που θα χωρούν σε στενότερους χώρους, παρέχοντας παράλληλα αξιόλογα μετρήσιμα αποτελέσματα απόδοσης σε διάφορες εφαρμογές.
Οι μπαταρίες νικελίου-μετάλλου υδριδίου ή NiMH προσφέρουν έναν καλό συμβιβασμό όσον αφορά την απόδοση, ειδικά για πράγματα όπως υβριδικά αυτοκίνητα και καθημερινές οικιακές συσκευές. Οι άνθρωποι τείνουν να επιλέγουν αυτές τις μπαταρίες σε ορισμένες αγορές, επειδή διατηρούν αρκετά καλά το φορτίο τους και παρέχουν σταθερή ισχύ, χωρίς όμως να ξεπερνούν την πυκνότητα ενέργειας. Όταν τις συγκρίνουμε με τις μπαταρίες ιόντων λιθίου και τις παλιές μπαταρίες μολύβδου-οξέος, οι NiMH βρίσκονται κάπου ανάμεσα ως προς την ισχύ εξόδου καθώς και ως προς το βάρος τους. Από περιβαλλοντικής πλευράς, η πλειοψηφία των ανθρώπων συμφωνεί ότι οι μπαταρίες NiMH είναι στην πραγματικότητα πιο φιλικές προς το περιβάλλον, αφού μπορούν να ανακυκλωθούν πολύ πιο εύκολα σε σχέση με άλλους τύπους. Αυτό τις καθιστά ξεχωριστές ως πιο πράσινες επιλογές για επιχειρήσεις που έχουν ως στόχο να μειώσουν την επίδρασή τους στη φύση.
Η αποθήκευση μπαταριών βιώνει αυτήν τη στιγμή αρκετά συναρπαστικές αλλαγές με νέες τεχνολογίες, όπως οι μπαταρίες στερεών σωματιδίων και οι ρευστοί μπαταρίες, να δημιουργούν κύματα στο τι μπορούμε να κάνουμε με την αποθηκευμένη ενέργεια. Οι μπαταρίες στερεών σωματιδίων φαίνονται πολύ υποσχόμενες επειδή είναι πιο ασφαλείς και πιο ισχυρές ανά μονάδα βάρους, αλλά υπάρχει ακόμη δουλειά να γίνει ώστε να μειωθούν τα κόστη παραγωγής και να αυξηθεί η μαζική παραγωγή. Οι ρευστοί μπαταρίες, από την άλλη πλευρά, έχουν τα δικά τους πλεονεκτήματα όσον αφορά μεγάλα έργα, αφού διαρκούν περισσότερο και επιτρέπουν στους χειριστές να ρυθμίζουν την ένταση ξεχωριστά από τη συνολική χωρητικότητα. Ειδικοί της βιομηχανίας αναφέρουν ότι οι μπαταρίες στερεών σωματιδίων θα μπορούσαν να αλλάξουν τα πάντα μόλις επιλυθούν τα ζητήματα του κόστους. Μελλοντικά, πολλοί ερευνητές πιστεύουν ότι αυτές οι καινοτομίες θα συνεχίσουν να εξελίσσονται χάρη σε επαναστατικές εξελίξεις που συμβαίνουν καθημερινά σε εργαστήρια επιστήμης υλικών ανά τον κόσμο. Ίσως δούμε εντελώς διαφορετικά συστήματα αποθήκευσης ενέργειας μέσα σε λίγα χρόνια, αν συνεχιστούν οι τρέχουσες τάσεις.
Η γνώση της χωρητικότητας και της τάσης της μπαταρίας βοηθά στην κατανόηση της πραγματικής ενεργειακής αποθήκευσης που παρέχει. Οι μετρήσεις της χωρητικότητας συνήθως εκφράζονται σε αμπερώρια (Ah) και δείχνουν πόσο ηλεκτρισμό μπορεί να αποθηκευτεί συνολικά. Υπάρχει επίσης η τάση, η οποία μετρά τη διαφορά ηλεκτρικής πίεσης μέσα στη μπαταρία. Αυτό μας δείχνει πόση ισχύς μπορούμε να λάβουμε κάθε φορά. Κατά την εξέταση μπαταριών για διαφορετικές χρήσεις, τα μεγαλύτερα νούμερα συνήθως σημαίνουν καλύτερα αποτελέσματα. Σκεφτείτε τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα που χρειάζονται πολλή ενέργεια σε σχέση με μικρές συσκευές που λειτουργούν με ελάχιστη ισχύ. Για παράδειγμα, φωτοβολταϊκά που συνδέονται με οικιακά συστήματα: μια μπαταρία με υψηλότερη τάση λειτουργεί καλύτερα όταν τρέχουν πολλές ηλεκτρικές συσκευές ταυτόχρονα τις βραδινές ώρες, όπου η ζήτηση αυξάνεται. Το IEC θέτει τα περισσότερα βιομηχανικά πρότυπα για τη δοκιμή όλων αυτών των προδιαγραφών, έτσι ώστε οι κατασκευαστές να έχουν σαφείς οδηγίες κατά τη σχεδίαση προϊόντων για σπίτια ή επιχειρήσεις. Τα πρότυπα αυτά επηρεάζουν τελικά το είδος των μπαταριών που οι άνθρωποι αγοράζουν, με βάση τις συγκεκριμένες ανάγκες και τον προϋπολογισμό τους.
Όταν μιλάμε για μπαταρίες, δύο βασικοί παράγοντες ξεχωρίζουν για όποιον θέλει να μάθει πόσο θα διαρκέσουν: η διάρκεια ζωής σε κύκλους (cycle life) και το βάθος εκφόρτισης (depth of discharge - DoD). Η διάρκεια ζωής σε κύκλους ουσιαστικά σημαίνει πόσες φορές μπορεί μια μπαταρία να φορτιστεί και να εκφορτιστεί πριν αρχίσει να χάνει δύναμη. Οι περισσότεροι άνθρωποι δεν συνειδητοποιούν ότι το βάθος εκφόρτισης μας δείχνει ποιο μέρος της συνολικής χωρητικότητας της μπαταρίας χρησιμοποιείται κάθε φορά που την εκφορτώνουμε. Για παράδειγμα, οι λιθιοϊοντικές μπαταρίες συνήθως διαρκούν από 500 έως 1500 πλήρεις κύκλους, κάτι που εξηγεί γιατί τόσα πολλά ηλεκτρονικά εργαλεία βασίζονται σε αυτές σήμερα. Από την άποψη του κόστους, οι μπαταρίες που διαρκούν περισσότερο σημαίνουν λιγότερες αντικαταστάσεις στο μέλλον, εξοικονομώντας χρήματα μακροπρόθεσμα. Η εξοικείωση με αυτούς τους αριθμούς βοηθά τους ανθρώπους να επιλέγουν τις κατάλληλες λύσεις αποθήκευσης για οποιαδήποτε εφαρμογή χρειάζονται, είτε πρόκειται για την τροφοδοσία εργαλείων σε χώρο εργασίας είτε για τη διατήρηση της παροχής ηλεκτρικού ρεύματος κατά τη διάρκεια διακοπών.
Οι ρυθμοί φόρτισης και εκφόρτισης έχουν πραγματικά μεγάλη σημασία όσον αφορά την απόδοση των μπαταριών σε διάφορες περιπτώσεις. Στην ουσία, αυτοί οι ρυθμοί μας δείχνουν πόσο γρήγορα μια μπαταρία μπορεί να απορροφήσει ή να απελευθερώσει ενέργεια, κάτι που καθορίζει για ποιο είδος εργασίας είναι κατάλληλη. Για παράδειγμα, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου συνήθως ανταποκρίνονται καλά σε γρήγορη φόρτιση και εκφόρτιση, γι’ αυτό και λειτουργούν εξαιρετικά σε περιπτώσεις που απαιτούνται αιφνίδιες εκρήξεις ενέργειας, όπως στα ηλεκτρικά αυτοκίνητα. Από την άλλη πλευρά, οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος δεν ανταποκρίνονται καλά σε γρήγορους κύκλους φόρτισης/εκφόρτισης, γι’ αυτό τις βλέπουμε πιο συχνά να χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές που δεν είναι τόσο απαιτητικές. Κάθε άτομο που ασχολείται με αποθήκευση ενέργειας θα πρέπει να εξετάζει προσεκτικά αυτούς τους παράγοντες πριν επιλέξει τον τύπο της μπαταρίας. Η επιλογή της κατάλληλης μπαταρίας που να ταιριάζει στις ανάγκες και στη διαθέσιμη τεχνολογία κάνει τη διαφορά στη δημιουργία συστημάτων αποθήκευσης που θα λειτουργούν αξιόπιστα με την πάροδο του χρόνου για οποιονδήποτε σκοπό προορίζονται.
Τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας για οικιακή χρήση έχουν σημαντικό ρόλο στην αποτελεσματική και βιώσιμη κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας στα σπίτια. Οι περισσότερες εγκαταστάσεις περιλαμβάνουν διάφορα εξαρτήματα, με τις μπαταρίες να αποτελούν τον πυρήνα ολόκληρης της διαδικασίας. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου έχουν γίνει ιδιαίτερα δημοφιλείς τα τελευταία χρόνια, καθώς μπορούν να αποθηκεύσουν περισσότερη ενέργεια σε μικρότερο χώρο και έχουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής σε σχέση με πολλές εναλλακτικές λύσεις. Η συνδυασμένη χρήση συστημάτων αποθήκευσης με ηλιακά πάνελ στην οικιακή παραγωγή ενέργειας έχει λογική, καθώς επιτρέπει στις οικογένειες να αξιοποιούν την ενέργεια που παράγεται από τα ίδια τα πάνελ, αντί να εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από εξωτερικές πηγές ηλεκτρισμού. Μερικές έρευνες δείχνουν ότι η συνδυασμένη χρήση ηλιακών πάνελ και συστημάτων αποθήκευσης μπορεί να μειώσει τους ετήσιους λογαριασμούς ηλεκτρισμού κατά περίπου 40%, κάτι που σημαίνει οικονομική εξοικονόμηση και μεγαλύτερο έλεγχο στην κατανάλωση ενέργειας. Ωστόσο, η εγκατάσταση αυτών των συστημάτων απαιτεί προσοχή στη λεπτομέρεια. Οι ιδιοκτήτες θα πρέπει να βεβαιωθούν ότι όλα τα καλώδια είναι σωστά συνδεδεμένα και να ελέγχουν τακτικά τις μπαταρίες για σημάδια φθοράς ή ζημιάς, ώστε να εξασφαλίσουν τη μακροχρόνια απόδοση της επένδυσής τους.
Τα συστήματα μπαταριών μεγάλης κλίμακας αποκτούν ολοένα και μεγαλύτερη σημασία για τη διατήρηση της σταθερότητας των ηλεκτρικών δικτύων, καθώς ενσωματώνονται πηγές ανανεώσιμης ενέργειας. Στην ουσία, αυτές οι μεγάλες μπαταρίες αποθηκεύουν ηλεκτρισμό που παράγεται από απρόβλεπτες πηγές, όπως αιολικά πάρκα και ηλιακά πάνελ, όταν υπάρχει περίσσευμα παραγωγής, κάτι που βοηθά στη διατήρηση αξιόπιστης διανομής σε όλο το δίκτυο. Με βάση τα πρόσφατα στοιχεία, οι ειδικοί προβλέπουν ότι η παγκόσμια δυναμικότητα αποθήκευσης στο επίπεδο του δικτύου θα αυξηθεί από περίπου 10 γιγαβάτ το 2020 σε περίπου 200 γιγαβάτ έως το 2030. Αυτή η ανάπτυξη δείχνει με σαφήνεια πόσο σημαντική έχει γίνει αυτή η τεχνολογία για τη σύγχρονη διαχείριση της ενέργειας. Πολλές χώρες έχουν ήδη αρχίσει να επενδύουν στην ανάπτυξη καλύτερης τεχνολογίας μπαταριών, θεωρώντας την κρίσιμο συστατικό για τη μετάβαση από τα παραδοσιακά ορυκτά καύσιμα σε καθαρότερες εναλλακτικές λύσεις. Μπορούμε να περιμένουμε περισσότερες πολιτικές αλλαγές στο μέλλον που θα ενθαρρύνουν την ευρύτερη υιοθέτηση αυτών των λύσεων αποθήκευσης, βοηθώντας τελικά στη μετάβαση προς ένα πράσινο μέλλον για την ηλεκτρική μας υποδομή.
Οι ενεργειακές ανάγκες για βιομηχανική αποθήκευση δεν μοιάζουν καθόλου με εκείνες που έχουν τα νοικοκυριά, λόγω των διαστάσεων τους και των απαιτήσεων σε ισχύ. Μεγάλα εργοστάσια και αποθήκες χρειάζονται συνήθως τεράστιες μπαταρίες που μπορούν να παρέχουν σταθερή παροχή ηλεκτρικής ενέργειας συνεχώς, ώστε να λειτουργούν όλα χωρίς προβλήματα. Για παράδειγμα, τα εργοστάσια αυτοκινήτων ή τα κέντρα διανομής βασίζονται σε αυτά τα συστήματα, αλλά αντιμετωπίζουν προβλήματα όσον αφορά το αρχικό κόστος και τη σωστή εγκατάστασή τους δίπλα στην υπάρχουσα υποδομή. Αντίθετα, τα οικιακά συστήματα λειτουργούν διαφορετικά. Οι ιδιοκτήτες σπιτιών επιλέγουν συνήθως συμπαγείς λύσεις που πρέπει να μπορούν να χειρίζονται βασικές λειτουργίες, όπως το φως, τη θέρμανση ή ίσως την παροχή ηλεκτρικής ενέργειας σε μερικές συσκευές κατά τη διάρκεια διακοπών ρεύματος. Η πλειοψηφία των ανθρώπων που εγκαθιστούν οικιακές μπαταρίες δηλώνει ότι είναι αρκετά ικανοποιημένοι, καθώς τους εξοικονομούν χρήματα και διευκολύνουν την καθημερινότητα. Από την άλλη πλευρά, οι διευθυντές παραγωγής απασχολούνται περισσότερο με το αν το σύστημα θα αντέξει σε μια πλήρη βάρδια παραγωγής χωρίς να μπορεί να αποτύχει. Να κατανοηθεί σωστά αυτή η διαφορά είναι πολύ σημαντικό όταν επιλέγεται η κατάλληλη λύση αποθήκευσης για κάθε συγκεκριμένη περίπτωση.