alternativeАльтернативная энергетика и экология (ISJAEE)Alternative Energy and Ecology (ISJAEE)1608-8298Международный издательский дом научной периодики "Спейс10.15518/isjaee.2015.23.023alternative-320Research ArticleТРАНСПОРТНЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ СРЕДСТВАENVIRONMENTAL VEHICLESСРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ НАКОПИТЕЛЕЙ ЭНЕРГИИCOMPARATIVE ANALYSIS OF ELECTROCHEMICAL ENERGY STORAGE DEVICESГабдерахмановаТ. С.GabderakhmanovaT. S.

аспирант, младший научный сотрудник лаборатории возобновляемых источников энергии 

postgraduate, junior researcher of the Renewable energy laboratory

tts_91@mail.ruДиректорЛ. Б.DirectorL. B.

д-р техн. наук, ведущий научный сотрудник

DSc (Engineering), a leading researcher

tts_91@mail.ruПопельО. С.PopelO. S.

д-р техн. наук, профессор, зам. директора ОИВТ РАН по научной работе, руководитель НИЦ «Физико-технические проблемы энергетики» ОИВТ РАН; председатель Научного совета РАН по нетрадиционным возобновляемым источникам энергии

DSc (Engineering), Professor, Deputy Director for Science, the Head of the Research Center of Physical and Technical Problems of Power JIHT of the RAS. Chairman of the RAS Scientific Council on Renewable Energy Sources

tts_91@mail.ruТарасенкоА. Б.TarasenkoA. B.

младший научный сотрудник лаборатории алюмоводородной энергетики

junior researcher of the Laboratory of Alumohydrogen Energy 

tts_91@mail.ruОбъединенный институт высоких температур РАН 125412, Москва, ул. Ижорская, д. 13, стр. 2РоссияJoint Institute for High Temperatures of the Russian Academy of Sciences 13/2 Izhorskaya str., Moscow, 125412 RussiaRussian Federation201529042016023184195Copyright © Международный издательский дом научной периодики "Спейс, 20162016Международный издательский дом научной периодики "СпейсМеждународный издательский дом научной периодики "Спейсhttps://www.isjaee.com/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.isjaee.com/jour/article/view/320

Рассмотрены преимущества и недостатки электрохимических накопителей электроэнергии различных типов, определяющих сферы их применения. Представлены результаты расчетно-аналитических исследований экономической эффективности различных технологий аккумулирования электроэнергии в схемах фотоэлектрических станций и бесперебойных источников питания. Показано, что при частых зарядах и разрядах накопителя энергии оптимальными вариантами являются литий-железофосфатные аккумуляторы и ванадиевые окислительно-восстановительные накопители. В случае источника бесперебойного питания целесообразно комплектовать устройство герметизированными свинцово-кислотными аккумуляторами.

Advantages and disadvantages of various electrochemical energy storages were considered. The results of economic efficiency study of the various storage technologies integrated in photovoltaic power systems and backup power supply systems were demonstrated. It is shown that under frequent charging and discharging energy storage the lithiated iron phosphate batteries (LiFePO4) and vanadium redox batteries are the most suitable. For backup power supply system the sealed lead-acid batteries (AGM) are the most suitable.

аккумулирование энергиирезервирование энергиибесперебойный источник питанияэлектрохимический накопитель энергиилитий-ионный аккумуляторсвинцово-кислотный аккумуляторводородный циклванадиевый редокс-накопительфотоэлектрическая станцияenergy storagebackup battery storage unitbackup powerelectrochemical energy storage batterylithium-ion batterylead acid batteryhydrogen cyclevanadium redox batteryphotovoltaic power plantReferencesПопель О.С., Тарасенко А.Б. Современные виды электрохимических накопителей электрической энергии и их применение в автономной и централизованной энергетике // Теплоэнергетика. 2011. № 11. С. 2–11.Popel' O.S., Tarasenko А.B. Sovremennye vidy èlektrohimičeskih nakopitelej èlektričeskoj ènergii i ih primenenie v avtonomnoj i centralizovannoj ènergetike. Teploènergetika, 2011, no. 11, pp. 2–11 (in Russ.).Tarkeshwar Mahto, Mukherjee V. Energy storage systems for mitigating the variability of isolated hybrid power system // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2015. Vol. 51. P. 1564–1577.Tarkeshwar Mahto, V. Mukherjee. Energy storage systems for mitigating the variability of isolated hybrid power system. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2015, vol. 51, pp. 1564–1577 (in Eng.).Hadjipaschalis I., Poullikkas A., Efthimiou V. Overview of current and future energy storage technologies for electric power applications // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2009. Vol. 13. P. 1513–1522.Ioannis Hadjipaschalis, Andreas Poullikkas, Venizelos Efthimiou. Overview of current and future energy storage technologies for electric power applications. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2009, vol. 13, pp. 1513–1522 (in Eng.).Hande A., Polk T., Walker W., Bhati D. Indoor solar energy harvesting for sensor network router nodes // Microprocessors and Microsystems. 2007. Vol. 31, No. 6. P. 420–432.Abhiman Hande, Todd Polk, William Walker, Dinesh Bhati. Indoor solar energy harvesting for sensor network router nodes. Microprocessors and Microsystems, 2007, vol. 31, no 6, pp. 420–432 (in Eng.).Hal P.J. Energy storage: The route to liberation from the fossil fuel economy? // Energy Policy. 2008. Vol. 36, No. 12. P. 4363–4367.Peter J. Hal. Energy storage: The route to liberation from the fossil fuel economy? Energy Policy, 2008, vol. 36, no 12, pp. 4363–4367 (in Eng.).S Lawes., Riese A., Sun Q., Cheng N., Sun X. Printing nanostructured carbon for energy storage and conversion applications // Carbon. 2015. Vol. 92. P. 150–176.Stephen Lawes, Adam Riese, Qian Sun, Niancai Cheng, Xueliang Sun. Printing nanostructured carbon for energy storage and conversion applications. Carbon, 2015, vol. 92, pp. 150–176 (in Eng.).Arbabzadeh M., Johnson J.X., De Kleine R., Keoleian G.A. Vanadium redox flow batteries to reach greenhouse gas emissions targets in an off-grid configuration // Applied Energy. 2015. Vol. 146. P. 397-408.Maryam Arbabzadeh, Jeremiah X. Johnson, Robert De Kleine, Gregory A. Keoleian. Vanadium redox flow batteries to reach greenhouse gas emissions targets in an off-grid configuration. Applied Energy, 2015, vol. 146, pp. 397–408 (in Eng.).Pickard W.F., Shen A.Q., Hansing N.J. Parking the power: strategies and physical limitations for bulk energy storage in supply-demand matching on a grid whose input power is provided by intermittent sources // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2009. No. 13. P. 1934–1945.William F. Pickard, Amy Q. Shen, Nicholas J. Hansing. Parking the power: strategies and physical limitations for bulk energy storage in supply-demand matching on a grid whose input power is provided by intermittent sources. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2009, no 13, pp. 1934–1945 (in Eng.).Bussar C., Moos M., Alvarez R., Wolf P. et al. Optimal allocation and capacity of energy storage systems in a future European power system with 100% renewable energy generation // Energy Procedia. 2014. Vol. 46. P. 40–47.Christian Bussar, Melchior Moos, Ricardo Alvarez, Philipp Wolf et al. Optimal allocation and capacity of energy storage systems in a future European power system with 100% renewable energy generation. Energy Procedia, 2014, vol. 46, pp. 40–47 (in Eng.).Интернет-сайт компании «HydroTasmania». [Электронный ресурс]: http://www.hydro.com.au/documents/Energy/King_Islan d_Renewable_Energy_PK_2008.pdf (дата обращения: 14.11.2011).Internet-sajt kompanii «HydroTasmania». Available at: http://www.hydro.com.au/documents/Energy/King_Island_ Renewable_Energy_PK_2008.pdf (14.11.2011) (in Russ.).Жук А.З., Бузоверов Е.А. Шейндлин А.Е. Распределенные системы накопления электроэнергии на основе парков электромобилей // Теплоэнергетика. 2015. № 1. C. 1–6.Zhuk А.Z., Buzoverov E.А. Sheindlin А.E. Raspredelennye sistemy nakopleniâ èlektroènergii na osnove parkov èlektromobilej. Teploènergetika, 2015, no. 1, pp. 1–6 (in Russ.).Интернет-сайт компании «Ваш солнечный дом». [Электронный ресурс]: http://www.solarhome.ru/batteries/deepcycle/index.htm (дата обращения 10.09.2015)«Vaš solnečnyj dom» company. Available at: http://www.solarhome.ru/batteries/deepcycle/index.htm (10.09.2015) (in Russ.).Рыкованов А.И. Системы баланса литий-ионных батарей // Силовая электроника. 2009. № 1. С. 52–55.Rykovanov А.I. Sistemy balansa litij-ionnyh batarej. Silovaâ èlektronika, 2009, no.1, pp. 52–55 (in Russ.).Scrosati B., Garche J. Lithium batteries: Status, prospects and future // Journal of Power Sources. 2010. Vol. 195. P. 2419–2430.Scrosati B., Garche J. Lithium batteries: Status, prospects and future. Journal of Power Sources, 2010, vol. 195, pp. 2419–2430 (in Eng.).Jin Chong, Shidi Xun, Honghe Zheng, Xiangyun Song, Gao Liu, Paul Ridgway, et al. A comparative study of polyacrylic acid and poly(vinylidene difluoride) binders for spherical natural graphite/LiFePO4 electrodes and cells // Journal of Power Sources. 2011. Vol. 196. P. 7707–7714.Jin Chong, Shidi Xun, Honghe Zheng, Xiangyun Song, Gao Liu, Paul Ridgway, et al. A comparative study of polyacrylic acid and poly (vinylidene difluo-ride) binders for spherical natural graphite/LiFePO4 electrodes and cells. Journal of Power Sources, 2011, vol. 196, pp. 7707–7714 (in Eng.).Cai Z.P., Liang Y., Li W.S., Xing L.D., Liao Y.H. Preparation and performances of LiFePO4 cathode in aqueous solvent with polyacrylic acid as a binder // J. of Power Sources. 2009. V. 189. P. 547–551.Cai Z.P., Liang Y., Li W.S., Xing L.D., Liao Y.H. Preparation and performances of LiFePO4 cathode in aqueous solvent with polyacrylic acid as a binder. J. of Power Sources, 2009, vol. 189, pp. 547–551 (in Eng.).The AES Corporation Summary of AltairNano Validation Testing, June 27, 2008. [Электронный ресурс]: http://www.b2i.cc/Document/546/KEMA_Report.pdf.The AES Corporation Summary of AltairNano Validation Testing, June 27, 2008. Available at: http://www.b2i.cc/Document/546/KEMA_Report.pdf (in Eng.).Андреев В.М., Забродский А.Г., Когновицкий С.О. Интегрированная энергоустановка с накопителем энергии на основе водородного цикла // Между-народный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). 2007. № 2 (46). C. 99–105.Аndreev V.M., Zabrodskij А.G., Kognovickij S.O. Integrirovannaâ ènergoustanovka s nakopitelem ènergii na osnove vodorodnogo cikla. International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2007, no. 2 (46), pp. 99–105 (in Russ.).Кондратьев Д.Г., Матренин В.И., Овчинников А.Т., Поспелов Б.С., Соловьев Г.С., Стихин А.С., Тихонов В.Н. и др. Перспективы использования щелочных топливных элементов // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). 2006. № 10 (42). С. 14–18.Kondrat'ev D.G., Matrёnin V.I., Ovčinnikov А.T., Pospelov B.S., Solov'ёv G.S., Stihin А.S., Tihonov V.N., et al. Perspektivy ispol'zovaniâ ŝŝeločny toplivnyh èlementov. International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2006, no. 10 (42), pp. 14–18 (in Russ.).Millet P., Mbemba N., Grigoriev S.A., Fateev V.N. et al. Electrochemical performances of PEM water electrolysis cells and perspectives // International Journal of Hydrogen Energy. 2011. Vol. 36, No. 6. P. 4134–4142.Millet P., Mbemba N., Grigoriev S.A., Fateev V.N. et al. Electrochemical performances of PEM water electrolysis cells and perspectives. International Journal of Hydrogen Energy, 2011, vol. 36, no 6, pp. 4134–4142 (in Eng.).EPRI (2007) Vanadium Redox Flow Batteries: An In-Depth Analysis. EPRI report 1014836. Palo Alto. CA: 2007.EPRI (2007) Vanadium Redox Flow Batteries: An In-Depth Analysis. EPRI report 1014836. Palo Alto. CA: 2007 (in Eng.).Fabjan Ch., Garche J., Harrer B., Jorissen L., Kolbeck C., Philippi F., Tomazic G., Wagner F. The vanadium redox-battery: an efficient storage unit for photovoltaic systems // Electrochimica Acta. 2003. No. 47. P. 825–831.Fabjan Ch., Garche J., Harrer B., Jorissen L., Kolbeck C., Philippi F., Tomazic G., Wagner F. The vanadium redox-battery: an efficient storage unit for photovoltaic systems. Electrochimica Acta, 2003, no. 47, pp. 825–831 (in Eng.).Попель О.С., Тарасенко А.Б. Сравнительный технико-экономический анализ систем длительного аккумулирования электрической энергии для источников резервного и аварийного питания, а также энергоустановок с возобновляемыми источниками энергии // Теплоэнергетика. 2012. № 11. C. 1–8.Popel' O.S., Tarasenko А.B. Sravnitel'nyj tehniko-èkonomičeskij analiz sistem dlitel'nogo akkumulirovaniâ èlektričeskoj ènergii dlâ istočnikov rezervnogo i avarijnogo pitaniâ, a takže ènergoustanovok s vozobnovlâemymi istočnikami ènergii. Teploènergetika, 2012, no. 11, pp. 1–8 (in Russ.).Интернет-сайт компании «Ваш солнечный дом». [Электронный ресурс]: http://www.solarhome.ru (дата обращения 08.07.2015).Internet-sajt kompanii «Vaš solnečnyj dom». Available at: http://www.solarhome.ru (08.07.2015) (in Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.