Naturen har gitt mennesket en rekke kilderenergier: sol, vind, elver og andre. Ulempen med disse frie energi-generatorene er mangelen på stabilitet. I perioder med overflødig energi blir det derfor lagret i lagringsenheter og brukt i perioder med midlertidig nedgang. Energilagringsenheter kjennetegner følgende parametere:
Det er mange metoder for å organisere stasjoner.En av de mest praktiske er klassifiseringen etter den type energi som brukes i stasjonen, og etter metoden for akkumulering og retur. Energilagringsenheter er delt inn i følgende hovedtyper:
Essensen av disse enhetene er enkel.Når du løfter lasten, akkumuleres potensiell energi; ved senking gjør det nyttig arbeid. Designfunksjoner avhenger av typen last. Det kan være et fast, flytende eller løst stoff. Som regel er utformingen av enheter av denne typen ekstremt enkel, derav høy pålitelighet og lang levetid. Lagringstiden for lagret energi avhenger av materialenes holdbarhet og kan nå årtusener. Dessverre har slike enheter et lavt spesifikt energiforbruk.
I disse enhetene lagres energi i bevegelsen til et legeme. Vanligvis er dette en svingende eller translasjonsbevegelse.
Kinetisk energi i vibrasjonssystemerkonsentrert i den gjengjeldende bevegelsen av kroppen. Energi tilføres og forbrukes i porsjoner, i tid med bevegelse av kroppen. Mekanismen er ganske komplisert og lunefull i omgivelsene. Mye brukt i mekaniske klokker. Mengden lagret energi er vanligvis liten og egner seg bare for drift av selve enheten.
Den kinetiske energireserven er konsentrert iroterende svinghjul. Den spesifikke energien til svinghjulet overstiger betydelig energien til en lignende statisk belastning. Det er mulighet på kort tid å motta eller returnere betydelig makt. Energilagringstiden er kort, og for de fleste design er den begrenset til noen timer. Moderne teknologier gjør det mulig å bringe energilagringstiden til flere måneder. Svinghjul er veldig følsomme for sjokk. Enhetens energi er direkte avhengig av hastigheten på rotasjonen. Derfor, under akkumulering og frigjøring av energi, skjer en endring i rotasjonshastigheten til svinghjulet. Og for lasten kreves det som regel en konstant, lav rotasjonshastighet.
Flere lovende enheter ersuper svinghjul. De er laget av stålbånd, syntetisk fiber eller ledning. Utformingen kan være tett eller ha tom plass. Hvis det er ledig plass, beveger båndets svinger seg til periferien av rotasjonen, treghetsmomentet til svinghjulet endres, en del av energien blir lagret om våren utsatt for deformasjon. I slike enheter er rotasjonshastigheten mer stabil enn i solide strukturer, og energiforbruket deres er mye høyere. I tillegg er de tryggere.
Moderne super-svinghjul er laget av Kevlar fiber. De roterer i et vakuumkammer med magnetisk suspensjon. Kunne spare energi i flere måneder.
Denne typen enheter er i stand til å lagre en enormspesifikk energi. Av mekaniske stasjoner har den det høyeste energiforbruket for enheter med dimensjoner på flere centimeter. Store svinghjul med veldig høy rotasjonshastighet har mye større energiintensitet, men de er veldig sårbare for ytre faktorer og har kortere energilagringstid.
Kunne gi den største mekaniskestrøm fra alle klasser av energilagring. Det er bare begrenset av fjærens strekkfasthet. Energien i en komprimert fjær kan lagres i flere tiår. På grunn av konstant deformasjon akkumuleres tretthet i metallet, og kapasiteten til fjæren avtar. Samtidig kan høykvalitets stålfjærer, under driftsforhold, fungere i hundrevis av år uten et betydelig tap av kapasitet.
Fjærens funksjoner kan utføres av en hvilken som helst strikkelementer. Gummibånd er for eksempel titalls ganger bedre enn stålprodukter når det gjelder lagret energi per vektenhet. Men levetiden til gummi på grunn av kjemisk aldring er bare noen få år.
Energilagring i denne typen enheteroppstår på grunn av gasskompresjon. I nærvær av overflødig energi pumpes gassen under trykk inn i sylinderen ved hjelp av en kompressor. Etter behov brukes komprimert gass til å rotere en turbin eller kraftgenerator. Ved lave krefter anbefales det å bruke en stempelmotor i stedet for en turbin. Gass i en beholder under hundrevis av atmosfærer har høyt spesifikt energitetthet i flere år, og i nærvær av innredning av høy kvalitet, i flere tiår.
Det meste av territoriet til vårt land liggeri de nordlige regionene blir derfor en betydelig del av energien tvinges til oppvarming. I denne forbindelse er det nødvendig å regelmessig løse problemet med å lagre varme i lagringsenheten og utvinne den derfra, om nødvendig.
I de fleste tilfeller er det ikke mulig å oppnå høyttetthet av lagret termisk energi og eventuelle vesentlige vilkår for bevaring. De eksisterende effektive enhetene, på grunn av en rekke funksjoner og høye priser, er ikke egnet for utbredt bruk.
Dette er en av de eldste måtene. Det er basert på prinsippet om akkumulering av termisk energi når et stoff oppvarmes og varmeoverføring når det blir avkjølt. Utformingen av slike stasjoner er ekstremt enkel. Det kan være et stykke av et hvilket som helst fast stoff eller en lukket beholder med en flytende varmebærer. Lagringsenheter for termisk energi har veldig lang levetid, et nesten ubegrenset antall energilagrings- og frigjøringssykluser. Men lagringstiden overstiger ikke flere dager.
Elektrisk energi er det mest praktiskeform i den moderne verden. Derfor har elektriske lagringsenheter blitt utbredt og mest utviklet. Dessverre er den spesifikke kapasiteten til billige enheter liten, og enheter med stor spesifikk kapasitet er for dyre og kortvarige. Lagringsenheter for elektrisk energi er kondensatorer, superkondensatorer, batterier.
Dette er den mest utbredte typen energilagring. Kondensatorer kan fungere ved temperaturer fra -50 til +150 grader. Antall frigjøringssykluser for energilagring er titalls milliarder per sekund. Ved å koble flere kondensatorer parallelt, kan du enkelt få den nødvendige kapasitansen. I tillegg er det variable kondensatorer. Endring av kapasitansen til slike kondensatorer kanproduseres mekanisk eller elektrisk eller ved temperatur. Ofte finnes variable kondensatorer i oscillerende kretser.
Kondensatorer er delt inn i to klasser - polar ogikke-polær. Levetiden til polare (elektrolytiske) er kortere enn ikke-polære, de er mer avhengige av ytre forhold, men samtidig har de en høyere spesifikk kapasitet.
Som energilagringskondensatorer - ikke veldiggode enheter. De har lav kapasitet og ubetydelig spesifikk tetthet av lagret energi, og lagringstiden beregnes i sekunder, minutter, sjelden timer. Kondensatorer brukes hovedsakelig innen elektronikk og elektroteknikk.
Beregningen av en kondensator er vanligvis grei. All nødvendig informasjon om forskjellige typer kondensatorer presenteres i tekniske referansebøker.
Disse enhetene opptar en mellomposisjon mellompolare kondensatorer og batterier. Noen ganger blir de referert til som "superkapacitorer". Følgelig har de et stort antall ladeavladningstrinn, kapasiteten er større enn kondensatorene, men litt mindre enn for små batterier. Energilagringstiden er opptil flere uker. Superkondensatorer er veldig temperaturfølsomme.
Elektrokjemiske batterier brukes hvisdu trenger å lagre mye energi. Blysyreinnretninger er best egnet for dette formålet. De ble oppfunnet for rundt 150 år siden. Og siden da har ingenting grunnleggende nytt blitt introdusert i batterienheten. Mange spesialmodeller har dukket opp, kvaliteten på komponentene har økt betydelig, og påliteligheten til batteriet har økt. Det er bemerkelsesverdig at enheten til batteriet, opprettet av forskjellige produsenter, skiller seg ut for forskjellige formål bare i mindre detaljer.
Elektrokjemiske batterier er klassifisert itrekkraft og start. Trekkjøretøyer brukes i elektriske kjøretøyer, avbruddsfri strømforsyning og elektroverktøy. Slike batterier er preget av lang, jevn utladning og stor dybde. Startbatterier kan levere høy strøm på kort tid, men dyp utladning er uakseptabelt for dem.
Elektrokjemiske batterier har begrensetantall ladningsutladingssykluser i gjennomsnitt fra 250 til 2000. Selv i mangel av drift mislykkes de etter noen år. Elektrokjemiske batterier er følsomme for temperatur, krever lang ladetid og streng overholdelse av driftsregler.
Enheten må lades med jevne mellomrom. Batteriet som er installert på kjøretøyet lades mens du kjører fra generatoren. Om vinteren er ikke dette nok, et kaldt batteri tar ikke godt lade, og strømforbruket for å starte motoren øker. Derfor er det nødvendig å lade batteriet i tillegg i et varmt rom med en spesiell lader. En av de vesentlige ulempene med blysyreinnretninger er deres tunge vekt.
Hvis du trenger mobile enheter med småvekt, velg deretter følgende typer batterier: nikkel-kadmium, litiumion, metallhybrid, polymerion. De har høyere spesifikk kapasitet, men prisen er mye høyere. De brukes i mobiltelefoner, bærbare datamaskiner, kameraer, videokameraer og andre små enheter. Ulike typer batterier har forskjellige parametere: antall ladesykluser, holdbarhet, kapasitet, størrelse osv.
Litiumionbatterier med høy effektbrukt i elbiler og hybridbiler. De har lav vekt, høy spesifikk kapasitet og høy pålitelighet. Samtidig er litiumionbatterier svært brannfarlige. Det kan oppstå brann på grunn av kortslutning, mekanisk deformasjon eller ødeleggelse av saken, brudd på batteriets lading eller utladning. Det er vanskelig å slukke brann på grunn av den høye aktiviteten til litium.
Batterier er ryggraden i mange instrumenter.For eksempel er en strømlagring for en telefon en kompakt strømbank som er plassert i et robust, vanntett etui. Den lar deg lade eller strømforsyne mobiltelefonen. Kraftige mobile energilagringsenheter kan lade alle digitale enheter, til og med bærbare datamaskiner. I slike enheter er det som regel installert litiumionbatterier med stor kapasitet. Energilagringsenheter for hjemmet heller ikke dispensere med batterier.Men dette er mye mer komplekse enheter. I tillegg til batteriet inkluderer de en lader, et kontrollsystem, en inverter. Enhetene kan fungere både fra et fast nettverk og fra andre kilder. Den gjennomsnittlige utgangseffekten er 5 kW.
Skille mellom typer "drivstoff" og "ikke-drivstoff"stasjoner. De krever spesiell teknologi og ofte klumpete høyteknologisk utstyr. Prosessene som brukes gjør det mulig å skaffe energi i forskjellige former. Termokjemiske reaksjoner kan finne sted både ved lave og høye temperaturer. Komponenter for høytemperaturreaksjoner introduseres bare når det er behov for energi. Før det lagres de separat, forskjellige steder. Komponentene for lavtemperaturreaksjoner ligger vanligvis i samme beholder.
Denne metoden inkluderer to helt uavhengigestadier: energilagring ("lading") og dens bruk ("utslipp"). Tradisjonelt drivstoff har som regel en stor spesifikk energikapasitet, muligheten for langvarig lagring og brukervennlighet. Men livet står ikke stille. Innføringen av ny teknologi stiller høye krav til drivstoffet. Problemet blir løst ved å forbedre eksisterende og skape nye drivstofftyper med høy energi.
Den utbredte introduksjonen av nye design hindres avutilstrekkelig utvikling av teknologiske prosesser, høy brann- og eksplosjonsfare i arbeidet, behovet for høyt kvalifisert personell, høye teknologikostnader.
I denne typen lagring lagres energi tilved å konvertere noen kjemikalier til andre. For eksempel går slakket kalk når den blir oppvarmet i hurtigkalk. Under "utslipp" frigjøres den lagrede energien i form av varme og gass. Dette er akkurat det som skjer når kalk kalkes med vann. For at reaksjonen skal starte, er det vanligvis tilstrekkelig å kombinere komponentene. I hovedsak er dette en type termokjemisk reaksjon, bare den finner sted ved en temperatur på hundrevis og tusenvis av grader. Derfor er utstyret som brukes mye mer komplisert og kostbart.
