Ποια είναι η αποθήκευση ενέργειας

Η φύση έδωσε στον άνθρωπο μια ποικιλία πηγών ενέργειας: τον ήλιο, τον άνεμο, τα ποτάμια και τους άλλους. Το μειονέκτημα αυτών των γεννητριών της ελεύθερης ενέργειας είναι η έλλειψη σταθερότητας. Ως εκ τούτου, κατά τη διάρκεια περιόδων περίσσειας ενέργεια αποθηκεύεται σε αποθήκευσής του και καταναλώνουν κατά τις περιόδους προσωρινής παρακμής. αποθήκευση ενέργειας χαρακτηρίζεται από τις ακόλουθες παραμέτρους:

• ποσότητα της αποθηκευμένης ενέργειας?
• ρυθμός της συσσώρευσης, και τις επιπτώσεις?
• ειδικό βάρος?
• αποθήκευσης ενέργειας το χρόνο?
• αξιοπιστία?
• κόστος κατασκευής και συντήρησης, και άλλα.

Μέθοδοι συστηματοποίηση πολλούς δίσκους. Ένα από τα πιο βολικό είναι η ταξινόμηση του τύπου της ενέργειας που χρησιμοποιείται στην αποθήκευση, και μία μέθοδος για την αποθήκευση και την επιστροφή της. Οι συσκευές αποθήκευσης ενέργειας χωρίζονται στις ακόλουθες κύριες κατηγορίες:

• μηχανική?
• θερμική?
• ηλεκτρικό?
• χημικών.

Η συσσώρευση δυναμικής ενέργειας

Η ουσία αυτών απλές συσκευές. Κατά την ανύψωση μια συσσώρευση του φορτίου του ενεργειακού δυναμικού, εκτελεί χρήσιμο έργο, όταν το χαμήλωμα. Σχεδιαστικά χαρακτηριστικά εξαρτώνται από το είδος του φορτίου. Μπορεί να είναι στερεό, υγρό ή σωματιδιακή ουσία. Συνήθως, ο σχεδιασμός αυτού του τύπου των συσκευών είναι πολύ απλή, εξ ου και η υψηλή αξιοπιστία και μεγάλη διάρκεια ζωής. αποθηκεύονται χρόνος αποθήκευσης ενέργειας εξαρτάται από την αντοχή των υλικών και μπορεί να φτάσει χιλιάδες. Δυστυχώς, τέτοιες συσκευές έχουν χαμηλή ειδική χωρητικότητα ενέργειας.

Μηχανική μονάδες κινητική ενέργεια

Σε αυτές τις συσκευές, η ενέργεια που αποθηκεύεται στην κίνηση ενός σώματος. Συνήθως ταλαντεύεται ή παλινδρομική κίνηση.

Η κινητική ενέργεια στο ταλαντούμενο συστήματα είναι συγκεντρωμένη στην παλινδρομική κίνηση του σώματος. Ενέργεια παρέχεται και καταναλώνεται σε μερίδες, σε συγχρονισμό με την κίνηση του σώματος. Ο μηχανισμός είναι μάλλον πολύπλοκη και ιδιότροπη στη δημιουργία. Χρησιμοποιείται ευρέως σε μηχανικά ρολόγια. Η ποσότητα της αποθηκευμένης ενέργειας είναι συνήθως μικρό και είναι κατάλληλο μόνο για τη λειτουργία της συσκευής.

Δίσκοι με τη χρήση της ενέργειας γυροσκόπιο

Το απόθεμα της κινητικής ενέργειας είναι συγκεντρωμένη σε ένα περιστρεφόμενο σφόνδυλο. Ειδική ενέργεια βολάν είναι πολύ μεγαλύτερη από την ενέργεια ισοδύναμη στατικό φορτίο. Είναι δυνατόν σε σύντομο χρονικό διάστημα έχει λάβει ή μια μεγάλη απόδοση ισχύος. χρόνος αποθήκευσης ενέργειας είναι μικρή, και τα περισσότερα από τα σχέδια είναι περιορισμένη σε λίγες ώρες. Οι σύγχρονες τεχνολογίες επιτρέπουν να φέρει τον χρόνο αποθήκευσης ενέργειας έως και αρκετούς μήνες. Βολάν είναι πολύ ευαίσθητες στις κρούσεις. Η συσκευή ενέργειας είναι σε άμεση αναλογία προς την ταχύτητα περιστροφής της. Ως εκ τούτου, στην αποθήκευση ενέργειας και την αλλαγή επιστροφή επέρχεται ταχύτητα του σφονδύλου. Ένα φορτίο συνήθως απαιτεί μια σταθερή, χαμηλή ταχύτητα.

Οι πιο ελπιδοφόρα συσκευές supermahovik. Είναι κατασκευασμένα από ταινία χάλυβα, συνθετικών ινών ή σύρμα. Η δομή μπορεί να είναι στερεά ή να έχουν έναν κενό χώρο. Εάν το διάστημα είναι διαθέσιμος περιελίξεις της κίνησης ταινίας προς την περιφέρεια της ροπής περιστροφής αδρανείας του σφονδύλου αλλάζει, μέρος της ενέργειας που αποθηκεύεται στο ελατήριο υποβάλλεται σε παραμόρφωση. Σε τέτοιες συσκευές, η ταχύτητα περιστροφής είναι πιο σταθερό από ό, τι στο tselnotelyh δομές, και την ενεργειακή τους κατανάλωση είναι πολύ υψηλότερο. Επιπλέον, είναι πιο ασφαλείς.

Σύγχρονη supermahovik κατασκευασμένο από ίνες Kevlar. Αυτοί περιστρέφονται σε θάλαμο κενού με μαγνητική ανάρτηση. Είναι σε θέση να αποθηκεύσει ενέργεια για αρκετούς μήνες.

Μηχανική Δίσκοι χρησιμοποιώντας ελαστική δύναμη

Αυτό το είδος της συσκευής είναι σε θέση να αποθηκεύουν τεράστιες ενεργειακή πυκνότητα. Από την μηχανική κίνηση που έχει το υψηλότερο ενεργειακό περιεχόμενο σε συσκευές με διαστάσεις μερικών εκατοστών. Μεγαλύτερες σφονδύλων με πολύ υψηλή ταχύτητα περιστροφής έχουν πολύ μεγαλύτερη κατανάλωση ενέργειας, αλλά είναι πολύ ευάλωτη σε εξωτερικούς παράγοντες, και να έχουν λίγο χρόνο για να αποθηκεύουν την ενέργεια.

Μηχανικές συσκευές Χρήση ενέργειας ελατηρίου

Σε θέση να παρέχουν τη μέγιστη μηχανική ισχύς όλων των κατηγοριών αποθήκευσης ενέργειας. Δεν περιορίζεται μόνο από τη δύναμη όριο άνοιξη. Ενέργεια σε συμπιεσμένο ελατήριο μπορεί να αποθηκευτεί για αρκετές δεκαετίες. Ωστόσο, λόγω μόνιμη παραμόρφωση στο μέταλλο κόπωση συσσωρεύεται και μειώνει την ικανότητα του ελατηρίου. Την ίδια στιγμή, υψηλής ποιότητας χάλυβα άνοιξη, με την επιφύλαξη των συνθηκών λειτουργίας μπορεί να λειτουργήσει για εκατοντάδες χρόνια χωρίς σημαντική απώλεια της παραγωγικής ικανότητας.

λειτουργία ελατήριο μπορεί να εκτελέσει οποιαδήποτε ελαστικών στοιχείων. Λάστιχα, για παράδειγμα, δέκα φορές ανώτερη από προϊόντα χάλυβα της αποθηκευμένης ενέργειας ανά μονάδα μάζας. Αλλά η θητεία καουτσούκ λόγω των χημικών γήρανση είναι μόνο μερικά χρόνια.

Μηχανικές δίσκους, χρησιμοποιώντας την ενέργεια του συμπιεσμένου αερίου

Σε αυτόν τον τύπο συσκευών αποθήκευσης ενέργειας είναι λόγω της συμπίεσης του αερίου. Με την παρουσία μιας περίσσειας της ενέργειας από το αέριο συμπιεστή υπό πίεση εγχύεται μέσα στο μπαλόνι. Όπως είναι απαραίτητο, το συμπιεσμένο αέριο χρησιμοποιείται για να κινεί μια τουρμπίνα ή γεννήτρια. Σε χαμηλές δυνάμεις η τουρμπίνα θα πρέπει να χρησιμοποιείται αντί για ένα εμβολοφόρο κινητήρα. Το αέριο στο δοχείο πίεσης εκατοντάδων ατμοσφαιρών έχει υψηλή ειδική πυκνότητα ενέργειας για αρκετά χρόνια, και με την παρουσία των βαλβίδων υψηλής ποιότητας - και δεκάδες χρόνια.

Συσσώρευση της θερμικής ενέργειας

Το μεγαλύτερο μέρος της επικράτειας της χώρας μας βρίσκεται στις βόρειες περιοχές, έτσι ώστε ένα μεγάλο μέρος της ενέργειας που καταναλώνεται για τη θέρμανση στο εσωτερικό. Στο πλαίσιο αυτό πρέπει τακτικά να λύσει το πρόβλημα της διατήρησης ζεστό το δίσκο και να το αφαιρέσετε από εκεί αν χρειαστεί.

Στις περισσότερες περιπτώσεις, δεν μπορεί να επιτύχει υψηλή πυκνότητα της αποθηκευμένης θερμικής ενέργειας, καθώς και κάθε σημαντική άποψη της διατήρησης της. Υπάρχει μια αποτελεσματική συσκευή για μια σειρά από χαρακτηριστικά και οι υψηλές τιμές δεν είναι κατάλληλα για ευρεία χρήση.

Η συσσώρευση σε βάρος της θερμοχωρητικότητας

Αυτός είναι ένας από τους παλαιότερους τρόπους. Βασίζεται στην αρχή του υλικού θερμικής ενέργειας αποθήκευσης όταν θερμαίνεται και να επιστρέψει θερμότητα κατά τη διάρκεια ψύξης του. Ο σχεδιασμός αυτών των μονάδων είναι εξαιρετικά εύκολη. Μπορούν να είναι οποιασδήποτε στερεό κομμάτι ή ένα κλειστό δοχείο με ένα υγρό ψυκτικό μέσο. αποθηκεύει θερμική ενέργεια έχουν πολύ μεγάλη διάρκεια ζωής, σχεδόν απεριόριστο αριθμό των κύκλων αποθήκευσης ενέργειας και την επιστροφή. Αλλά ο χρόνος αποθήκευσης δεν υπερβαίνει τις μερικές ημέρες.

Η συσσώρευση της ηλεκτρικής ενέργειας

Ηλεκτρική ενέργεια - αυτή είναι η πιο βολική μορφή που στον σύγχρονο κόσμο. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι ηλεκτρικές μονάδες χρησιμοποιούνται ευρέως και πιο ανεπτυγμένη. Δυστυχώς, το φθηνό ιδιαίτερες διατάξεις χωρητικότητα είναι μικρή, και οι συσκευές με υψηλή ειδική ικανότητα του ακριβά και βραχύβια. Αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας - είναι πυκνωτές, υπερπυκνωτές, μπαταρίες.

πυκνωτές

Είναι το πιο δημοφιλές είδος της αποθήκευσης ενέργειας. Πυκνωτές είναι ικανές να λειτουργούν σε μία θερμοκρασία από -50 έως +150 βαθμούς. Ο αριθμός του κύκλου αποθήκευσης-ανάκρουση ενέργειας - δεκάδες δισεκατομμύρια ανά δευτερόλεπτο. Σύνδεση πολλές πυκνωτές παράλληλα, μπορείτε εύκολα να πάρετε την απαιτούμενη τιμή ικανότητα. Επιπλέον, υπάρχουν και μεταβλητούς πυκνωτές. Η αλλαγή της χωρητικότητας των εν λόγω πυκνωτών μπορεί να γίνει μηχανικά ή ηλεκτρικά, ή η επίδραση της θερμοκρασίας. Τις περισσότερες φορές μεταβλητούς πυκνωτές μπορούν να βρεθούν στο κύκλωμα συντονισμού.

Οι πυκνωτές χωρίζονται σε δύο κατηγορίες - η πολικές και μη πολικές. Lifetime πολικό (ηλεκτρολυτική) μικρότερη από μη πολικά, είναι περισσότερο εξαρτάται από τις εξωτερικές συνθήκες, αλλά την ίδια στιγμή έχουν υψηλότερη ειδική χωρητικότητα.

Όπως πυκνωτές αποθήκευσης ενέργειας - δεν είναι πολύ επιτυχημένη όργανα. Έχουν μια μικρή χωρητικότητα και ένα μικρό ειδική πυκνότητα της αποθηκευμένης ενέργειας και χρόνου αποθήκευσης του μετριέται σε δευτερόλεπτα, λεπτά, ώρες σπάνια. Οι πυκνωτές έχουν βρει εφαρμογή κυρίως σε ηλεκτρονικά ισχύος και ηλεκτρικών ειδών.

Υπολογισμός του πυκνωτή, κατά κανόνα, δεν προκαλεί δυσκολίες. Όλες οι απαραίτητες πληροφορίες για τους διάφορους τύπους πυκνωτών που παρέχονται σε τεχνικά εγχειρίδια.

ionistory

Αυτές οι συσκευές καταλαμβάνουν μια ενδιάμεση θέση μεταξύ των πολικών πυκνωτών και μπαταρίες. «Supercapacitors» μερικές φορές ονομάζεται. Κατά συνέπεια, έχουν ένα τεράστιο αριθμό σταδίου φόρτισης-εκφόρτισης, η χωρητικότητα είναι μεγαλύτερη από εκείνη του πυκνωτή, αλλά λίγο μικρότερη από εκείνη των μικρών μπαταριών. χρόνο αποθήκευσης ενέργειας - έως και αρκετές εβδομάδες. Ionistory πολύ ευαίσθητα στη θερμοκρασία.

μπαταρίες ηλεκτρικής ενέργειας

Οι ηλεκτροχημικές μπαταρίες που χρησιμοποιούνται αν θέλετε να αποθηκεύσετε πολλή ενέργεια. Είναι καταλληλότερο για αυτόν το σκοπό συσκευές μολύβδου-οξέος. Είχαν εφεύρει περίπου 150 χρόνια πριν. Και από τότε, στη συσκευή μπαταρίας δεν φέρει κάτι νέο. Υπήρξε μια πολύ εξειδικευμένα μοντέλα, η ποιότητα των συστατικών, τη βελτίωση της αξιοπιστίας της μπαταρίας αυξάνεται σημαντικά. Αξίζει να σημειωθεί ότι η συσκευή της μπαταρίας, που δημιουργήθηκε από διαφορετικούς κατασκευαστές για διαφορετικούς σκοπούς διαφέρουν μόνο σε μικρές λεπτομέρειες.

Ηλεκτροχημικές μπαταρίες κατατάσσονται στην έλξη και εκκίνησης. Έλξης χρησιμοποιείται στα ηλεκτρικά μεταφορές, αδιάλειπτης παροχής ισχύος, πηγές ενέργειας. Για τέτοιες μπαταρίες χαρακτηρίζονται από μακρά και ομοιόμορφη εκκένωση του μεγάλου βάθους της. Ξεκινώντας μπαταρίες μπορεί να δώσει ένα υψηλό ρεύμα σε σύντομο χρονικό διάστημα, αλλά βαθιά απαλλαγής για τους απαράδεκτες.

Ηλεκτροχημικές μπαταρίες έχουν περιορισμένο αριθμό κύκλων φόρτισης-εκφόρτισης, κατά μέσο όρο, από 250 έως το 2000. Ακόμα κι αν δεν ενεργήσετε αποτύχουν μετά από μερικά χρόνια. Ηλεκτροχημικές μπαταρίες είναι ευαίσθητα στη θερμοκρασία, απαιτούν μεγάλο χρόνο φόρτισης και την αυστηρή τήρηση των κανόνων λειτουργίας.

Η συσκευή πρέπει να επαναφορτίζονται κατά διαστήματα. Η φόρτιση της μπαταρίας έχει τοποθετηθεί στο όχημα, που παράγεται με την οδήγηση της γεννήτριας. Το χειμώνα, αυτό δεν είναι αρκετό, μια κρύα μπαταρία είναι κακό αναλαμβάνει και την κατανάλωση ρεύματος κατά την έναρξη των αυξήσεων του κινητήρα. Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητη η διεξαγωγή περαιτέρω φόρτιση της μπαταρίας σε ένα ειδικό φορτιστή ζεστό δωμάτιο. Ένα από τα σημαντικότερα μειονεκτήματα των μονάδων μολύβδου-οξέος είναι μεγάλο βάρος τους.

Μπαταρίες για συσκευές χαμηλής ισχύος

Εάν απαιτείται κινητές συσκευές με μικρά βάρη, τα επιλεγμένα ακόλουθους τύπους επαναφορτιζόμενων μπαταριών είναι νικελίου-καδμίου, ιόντων λιθίου, μέταλλο υβρίδιο, πολυμερές-ιονική. Έχουν υψηλότερη ειδική ικανότητα, αλλά η τιμή είναι πολύ υψηλότερη. Χρησιμοποιούνται σε κινητά τηλέφωνα, φορητούς υπολογιστές, φωτογραφικές μηχανές και άλλες μικρές συσκευές. Διαφορετικούς τύπους μπαταριών διαφέρουν ως προς τις παραμέτρους τους: ο αριθμός των κύκλων φόρτισης, διάρκεια ζωής, ικανότητα, μέγεθος, κλπ ...

Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου που χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρικά υψηλής ισχύος και υβριδικά αυτοκίνητα. Είναι ελαφρύ, υψηλή ειδική χωρητικότητα και υψηλή αξιοπιστία. Ταυτόχρονα, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι ιδιαίτερα εύφλεκτα. Ανάφλεξη μπορεί να προκύψει από βραχυκύκλωμα, μηχανική παραμόρφωση ή καταστροφή του σώματος, διαταραχές της λειτουργίας φόρτισης ή εκφόρτισης της μπαταρίας. Μάλλον δύσκολο για την κατάσβεση της πυρκαγιάς, λόγω της υψηλής δραστηριότητας λιθίου.

Οι μπαταρίες είναι η βάση για πολλές συσκευές. Για παράδειγμα, η αποθήκευση ενέργειας για το τηλέφωνο - μια συμπαγής εξωτερική μπαταρία, που στεγάζεται σε ένα στιβαρό, αδιάβροχο. Σας επιτρέπει να φορτίσετε ή να τροφοδοτήσει το κινητό τηλέφωνο. Ισχυρό κινητές συσκευές αποθήκευσης ενέργειας είναι σε θέση να φορτίσει όλες τις ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές, ακόμα και φορητούς υπολογιστές. Σε τέτοιες συσκευές, σύνολα, τυπικά μπαταρίες ιόντων λιθίου μεγάλης χωρητικότητας. αποθήκευσης ενέργειας για το σπίτι ούτε κάνει χωρίς μπαταρίες. Αλλά είναι πολύ πιο πολύπλοκες συσκευές. Επιπλέον μπαταρία στη σύνθεσή τους περιλαμβάνει ένα φορτιστή μπαταρίας, ένα σύστημα ελέγχου, έναν μετατροπέα. Οι συσκευές μπορούν να λειτουργήσουν ως ένα μόνιμο δίκτυο, καθώς και από άλλες πηγές. Η ισχύς εξόδου στη μέση είναι 5 kW.

Aggregators χημική ενέργεια

Διακρίνουν «καύσιμο» και «χωρίς καύσιμα» τύπους μονάδων. Απαιτούν ειδικές τεχνικές και συχνά δυσκίνητη εξοπλισμό υψηλής τεχνολογίας. Μεταχειρισμένα διαδικασίες επιτρέπουν να λαμβάνουν ενέργειας σε διάφορες μορφές. Οι θερμοχημικές αντιδράσεις μπορούν να λάβουν χώρα τόσο σε χαμηλές και σε υψηλή θερμοκρασία. Εξαρτήματα για αντιδράσεις υψηλής θερμοκρασίας εισάγεται μόνο όταν είναι απαραίτητο για να λάβετε την ενέργεια. Πριν από αυτό, αποθηκεύονται ξεχωριστά σε διαφορετικά μέρη. Εξαρτήματα για αντιδράσεις χαμηλής θερμοκρασίας είναι συνήθως σε ένα μοναδικό δοχείο.

χρόνο λειτουργίας καυσίμων αποθήκευσης ενέργειας

Αυτή η μέθοδος περιλαμβάνει δύο εντελώς ανεξάρτητα στάδια: αποθήκευση ενέργειας ( «φόρτιση») και η χρήση του ( «απόρριψη»). Παραδοσιακά καύσιμο έχει συνήθως μια υψηλή ειδική χωρητικότητα ενέργειας, τη δυνατότητα μακροχρόνιας αποθήκευσης, ευκολία χρήσης. Αλλά η ζωή δεν στέκονται ακόμα. Η εισαγωγή της νέας τεχνολογίας θέτει υψηλές απαιτήσεις σε καύσιμο. Το πρόβλημα λύνεται με τη βελτίωση των υφιστάμενων και τη δημιουργία νέων, υψηλής ενέργειας καύσιμα.

Ευρεία εισαγωγή των νέων μοντέλων περιορίζονται από την έλλειψη τεχνολογικών διαδικασιών, των αποβλήτων, μια μεγάλη πυρκαγιά και έκρηξη κινδύνους στην εργασία, την ανάγκη για εξειδικευμένο προσωπικό, το υψηλό κόστος της τεχνολογίας.

Χωρίς καυσίμων αποθήκευσης χημική ενέργεια

Σε αυτή τη μορφή της ενέργειας κίνησης αποθηκεύεται μέσω της μετατροπής ορισμένων χημικών ουσιών στο άλλο. Για παράδειγμα, το σβησμένο ασβέστη κατά την θέρμανση γίνεται κατάσταση ασβέστη. Όταν «αποφορτιστεί» η αποθηκευμένη ενέργεια απελευθερώνεται ως θερμότητα και το φυσικό αέριο. Αυτό είναι τι συμβαίνει όταν ασβέστη σβέση του νερού. Για να ξεκινήσει η αντίδραση, είναι συνήθως επαρκής για να συνδέουν τα συστατικά. Στην ουσία, αυτό το είδος της θερμοχημική αντίδραση λαμβάνει χώρα το σε θερμοκρασία εκατοντάδες χιλιάδες βαθμούς μόνο. Ως εκ τούτου, ο εξοπλισμός που χρησιμοποιείται είναι πολύ πιο πολύπλοκη και δαπανηρή.