Quins són l'emmagatzematge d'energia

La naturalesa li va donar a l'home una varietat de fonts d'energia: el sol, el vent, els rius i altres. El desavantatge d'aquests generadors d'energia lliure és la manca d'estabilitat. Per tant, durant els períodes d'excés d'energia s'emmagatzema en el seu emmagatzematge i consumir durant els períodes de disminució temporal. emmagatzematge d'energia es caracteritza pels següents paràmetres:

• quantitat d'energia emmagatzemada;
• la seva taxa d'acumulació, i l'impacte;
• gravetat específica;
• temps d'emmagatzematge d'energia;
• fiabilitat;
• de fabricació i costos de manteniment, i altres.

Els mètodes de sistematització moltes unitats. Un dels més convenient és la classificació del tipus d'energia utilitzada en l'emmagatzematge, i un mètode per al seu emmagatzematge i retorn. dispositius d'emmagatzematge d'energia es divideixen en els següents tipus principals:

• mecànica;
• tèrmica;
• elèctrica;
• químic.

L'acumulació d'energia potencial

L'essència d'aquests dispositius sense complicacions. A l'aixecar una acumulació de càrrega de l'energia potencial, realitza un treball útil quan el rebaix. Les característiques de disseny depenen del tipus de càrrega. Pot ser sòlid, líquid o substància en partícules. En general, el disseny d'aquest tipus de dispositius són molt simples, per tant, l'alta fiabilitat i llarga vida útil. emmagatzemat el temps d'emmagatzematge d'energia depèn de la durabilitat dels materials, i pot arribar a milers. Malauradament, aquests dispositius tenen una baixa capacitat d'energia específica.

accionaments mecànics d'energia cinètica

En aquests dispositius, l'energia emmagatzemada en el moviment d'un cos. En general, és oscil·lant o de moviment alternatiu.

L'energia cinètica dels sistemes oscil·lants es concentra en el moviment alternatiu del cos. L'energia es subministra i es consumeix en porcions, en el temps amb el moviment del cos. El mecanisme és força complicada i capritxosa a l'establiment. Àmpliament utilitzat en els rellotges mecànics. La quantitat d'energia emmagatzemada és generalment petita i només és adequat per al funcionament del dispositiu.

Unitats que utilitzen l'energia del giroscopi

L'estoc de l'energia cinètica es concentra en un volant giratori. L'energia específica del volant és molt més gran que la càrrega estàtica equivalent d'energia. És possible en un curt període de temps que es rep o una gran potència de sortida. temps d'emmagatzematge d'energia és petita, i la majoria dels dissenys es limita a unes poques hores. Les tecnologies modernes permeten portar el temps d'emmagatzematge d'energia de fins a diversos mesos. Els volants són molt sensibles als xocs. El dispositiu d'energia està en proporció directa a la velocitat de la seva rotació. Per tant, en l'emmagatzematge d'energia i el canvi es produeix el retorn velocitat del volant. Una càrrega en general requereix la mínima velocitat constant ,.

Els dispositius més prometedors es supermahovik. Estan fets de cinta d'acer, fibra sintètica o de filferro. L'estructura pot ser sòlid o tenir un espai buit. Si l'espai és debanats disponibles del moviment de cinta cap a la perifèria del moment de rotació inèrcia del volant es canvia, part de l'energia emmagatzemada en el ressort sotmès a la deformació. En aquests dispositius, la velocitat de rotació és més estable que en estructures tselnotelyh, i el seu consum d'energia és molt més gran. A més, són més segurs.

supermahovik modern fet de fibres de Kevlar. Ells giren en una cambra de buit amb suspensió magnètica. És capaç d'emmagatzemar energia durant diversos mesos.

Les unitats mecàniques que utilitzen la força elàstica

Aquest tipus de dispositiu és capaç d'emmagatzemar una enorme densitat d'energia. Des de la unitat mecànica que té el més alt contingut d'energia als dispositius amb dimensions d'uns pocs centímetres. volants més grans amb una molt alta velocitat de rotació tenen un consum d'energia molt més gran, però són molt vulnerables a factors externs, i tenen poc temps per emmagatzemar energia.

Les unitats mecàniques que utilitzen energia de ressort

Capaç de proporcionar la major potència mecànica de totes les classes d'emmagatzematge d'energia. S'està limitada només per la força de ressort límit. Energia en resort comprimit es pot emmagatzemar durant diverses dècades. No obstant això, a causa de la deformació permanent en la fatiga del metall s'acumula i disminueix la capacitat de la primavera. Alhora, l'acer de ressort d'alta qualitat, amb subjecció a les condicions de funcionament pot funcionar durant centenars d'anys sense pèrdua apreciable de capacitat.

funció de ressort pot realitzar cap elements elàstics. Les bandes de goma, per exemple, deu vegades superiors als productes d'acer d'energia emmagatzemada per unitat de massa. Però el servei de cautxú termini causa de l'envelliment químic és només uns pocs anys.

accionaments mecànics, utilitzant l'energia del gas comprimit

En aquest tipus de dispositius d'emmagatzematge d'energia és degut a la compressió de gas. En presència d'un excés d'energia pel gas del compressor a pressió s'injecta en el globus. Segons sigui necessari, el gas comprimit s'utilitza per accionar una turbina o generador. En potències baixes la turbina s'ha d'utilitzar en lloc d'un motor de pistó. El gas en el recipient a pressió de centenars d'atmosferes té una alta densitat d'energia específica durant diversos anys, i en la presència de vàlvules d'alta qualitat - i desenes d'anys.

L'acumulació d'energia tèrmica

La major part del territori del nostre país es troba en les zones del nord, de manera que una gran part de l'energia consumida per escalfar internament. En relació amb això regularment han de resoldre el problema de mantenir la calor a la unitat i treure-la d'allà si cal.

En la majoria dels casos, no es pot aconseguir una alta densitat de l'energia tèrmica emmagatzemada, i qualsevol dels termes significatius de la seva preservació. Hi ha un dispositiu eficaç per a un nombre de les seves característiques i els preus alts no són adequats per al seu ús generalitzat.

L'acumulació a costa de la capacitat calorífica

Aquesta és una de les formes més antigues. Es basa en el principi del material d'emmagatzematge d'energia tèrmica quan s'escalfa i la calor de retorn durant la seva refredament. El disseny d'aquestes unitats és extremadament fàcil. Ells poden ser de qualsevol peça sòlida o un recipient tancat amb un refrigerant líquid. les reserves d'energia tèrmica tenen una vida molt llarga, nombre virtualment il·limitat de cicles d'emmagatzematge d'energia i de retorn. No obstant això, el temps d'emmagatzematge no excedeix d'uns pocs dies.

L'acumulació de l'energia elèctrica

L'energia elèctrica - aquesta és la forma més convenient que en el món modern. És per això que els accionaments elèctrics són àmpliament utilitzats i els més desenvolupats. Per desgràcia, la capacitància dispositius barats específic és petit, i dispositius amb una alta capacitat específica de la cara i de curta durada. L'emmagatzematge de l'energia elèctrica - és condensadors, supercondensadors, bateries.

condensadors

És el tipus més popular d'emmagatzematge d'energia. Els condensadors són capaços de funcionar a una temperatura de -50 a 150 graus. El nombre de cicles d'emmagatzematge d'energia d'entrada - desenes de milers per segon. Connexió de diversos condensadors en paral·lel, es pot obtenir fàcilment el valor de la capacitat requerida. A més, hi ha condensadors variables. Canvi de la capacitància d'aquests condensadors pot fer-se mecànicament o elèctricament, o la influència de la temperatura. Molt sovint els condensadors variables es poden trobar al circuit ressonant.

Els condensadors es divideixen en dues classes - el polars i no polars. Lifetime polar (electrolític) menys de no polar, que són més dependents de les condicions externes, però, al mateix temps, tenen una capacitància específica més alta.

Com condensadors d'emmagatzematge d'energia - instruments no molt reeixides. Tenen una capacitat petita i una petita densitat específica de l'energia emmagatzemada i el seu temps d'emmagatzematge es mesura en segons, minuts, hores comptades ocasions. Condensadors han trobat aplicació principalment en l'electrònica de potència i l'enginyeria elèctrica.

Càlcul del condensador, per regla general, no causa dificultats. Tota la informació necessària sobre els diferents tipus de condensadors que preveuen els manuals tècnics.

ionistory

Aquests dispositius ocupen una posició intermèdia entre els condensadors polars i bateries. "Supercapacitores" de vegades es diuen. En conseqüència, tenen un gran nombre d'etapes de càrrega-descàrrega, la capacitat és més gran que la del condensador, però una mica menor que la de les bateries petites. temps d'emmagatzematge d'energia - fins a diverses setmanes. Ionistory molt sensible a la temperatura.

Les bateries d'energia

bateries electroquímiques s'utilitzen si vol emmagatzemar una gran quantitat d'energia. És el més adequat per a aquest dispositius de plom-àcid de propòsit. Van ser inventades fa uns 150 anys. I des de llavors, en el dispositiu de la bateria no aporta res de nou. Hi va haver una gran quantitat de models especialitzats, la qualitat dels components, la millora de la fiabilitat de la bateria s'incrementa significativament. És de destacar que el dispositiu de la bateria, creat per diferents fabricants per a diferents propòsits difereixen només en detalls menors.

bateries electroquímiques es classifiquen en la tracció i de partida. La tracció s'utilitza en el transport elèctric, sistemes d'alimentació ininterrompuda, les fonts d'alimentació. Per a aquest tipus de bateries es caracteritzen per una llarga i uniforme de descàrrega de la seva gran profunditat. Les bateries d'arrencada pot donar un corrent d'alta en un curt temps, però la descàrrega profunda per a ells inacceptable.

bateries electroquímiques tenen un nombre limitat de cicles de càrrega-descàrrega, de mitjana, de 250 a 2000. Fins i tot si cap operació fallen al cap d'uns anys. bateries electroquímiques són sensibles a la temperatura, requereixen un llarg temps de càrrega i una estricte de les regles d'operació.

El dispositiu ha de ser recarregada periòdicament. La càrrega de la bateria està instal·lada al vehicle, que es produeix en la conducció del generador. En l'hivern, això no és suficient, una bateria freda és dolent es fa càrrec, i el consum d'energia en el començament del motor augmenta. Per tant, cal dur a terme més carregar la bateria en un carregador especial habitació calenta. Un dels principals inconvenients de les unitats de plom-àcid és el seu gran pes.

Bateries per a dispositius de baixa potència

Si es requereix dispositius mòbils amb pesos petits, els següents tipus seleccionats de bateries recarregables són de níquel-cadmi, ions de liti, híbrid metall, polímer iònic. Tenen una capacitat específica més alta, però el preu és molt més alt. S'utilitzen en els telèfons mòbils, ordinadors portàtils, càmeres i altres dispositius petits. Els diferents tipus de bateries difereixen en els seus paràmetres: el nombre de cicles de càrrega, durabilitat, capacitat, mida, etc ...

Les bateries de liti es fan servir en elèctric d'alta potència i els automòbils híbrids. Són lleugers, d'alta capacitància específica i alta fiabilitat. Alhora, les bateries de ions de liti són molt inflamables. La ignició pot ocórrer per un curtcircuit, la deformació mecànica o destrucció del cos, trastorns de la manera de càrrega o una descàrrega de la bateria. Més aviat difícils d'extingir un incendi a causa de l'alta activitat de liti.

Les bateries són la base de molts dispositius. Per exemple, l'emmagatzematge d'energia per al telèfon - un compacte paquet de bateries externes, allotjat en un robust, resistent a l'aigua. Se li permet carregar o alimentar el telèfon mòbil. Potents dispositius d'emmagatzematge d'energia mòbil són capaços de cobrar totes les càmeres digitals, fins i tot ordinadors portàtils. En aquests dispositius, conjunts, típicament bateries de ions de liti de gran capacitat. emmagatzematge d'energia per a la llar ni prescindir de les bateries. Però és molt més complicats dispositius. A més de la bateria en la seva composició inclou un carregador de bateria, un sistema de control, un inversor. Els dispositius poden operar com una xarxa permanent, així com d'altres fonts. La potència de sortida en el medi és 5 kW.

Els agregadors d'energia química

Distingir "combustible" i "sense combustible" tipus d'unitats. Es requereixen tècniques especials i equipament d'última generació sovint molest. Els processos utilitzats permeten rebre l'energia en diferents formes. Les reaccions termoquímiques poden tenir lloc tant a baixa i a alta temperatura. Components per a reaccions d'alta temperatura s'introdueix només quan sigui necessari per rebre l'energia. Abans d'això, s'emmagatzemen per separat en diferents llocs. Components per a reaccions a baixa temperatura són en general en un sol recipient.

L'emmagatzematge d'energia temps de funcionament del combustible

Aquest mètode inclou dues etapes completament independents: emmagatzematge d'energia ( "càrrega") i el seu ús ( "descàrrega"). combustible tradicional en general té una capacitat d'energia específica alta, la possibilitat d'emmagatzematge a llarg termini, la facilitat d'ús. Però la vida no s'atura. La introducció de la nova tecnologia és molt exigent amb el combustible. El problema es resol mitjançant la millora dels combustibles nou, d'alta energia existents i creant.

Àmplia introducció de nous models limitats per la manca de processos tecnològics, els residus, un gran perill d'incendi i explosió en el treball, la necessitat de personal altament qualificat, l'alt cost de la tecnologia.

Sense combustible d'emmagatzematge d'energia química

En aquesta forma d'energia d'accionament s'emmagatzema a través de la conversió de certes substàncies químiques en l'altre. Per exemple, la calç apagada durant l'escalfament es converteix en estat de calç viva. Quan "descarregada" que l'energia emmagatzemada s'allibera en forma de calor i gas. Això és el que succeeix quan el apagat de calç de l'aigua. Per iniciar la reacció, en general és suficient per connectar els components. En essència, aquest tipus de reacció termoquímica només té lloc a una temperatura de centenars de milers de graus. Per tant, l'equip utilitzat és molt més complicat i costós.