ธรรมชาติทำให้มนุษย์มีแหล่งที่มาที่หลากหลายพลังงาน: แสงแดดลมแม่น้ำและอื่น ๆ ข้อเสียของเครื่องกำเนิดพลังงานฟรีเหล่านี้คือการขาดเสถียรภาพ ดังนั้นในช่วงที่มีพลังงานส่วนเกินจะถูกเก็บไว้ในอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลและใช้ในช่วงภาวะเศรษฐกิจถดถอยชั่วคราว อุปกรณ์จัดเก็บพลังงานมีลักษณะตามพารามิเตอร์ต่อไปนี้:
มีหลายวิธีในการจัดระเบียบไดรฟ์วิธีที่สะดวกที่สุดอย่างหนึ่งคือการจำแนกตามประเภทของพลังงานที่ใช้ในอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลและโดยวิธีการสะสมและการปลดปล่อย อุปกรณ์จัดเก็บพลังงานแบ่งออกเป็นประเภทหลัก ๆ ดังต่อไปนี้:
สาระสำคัญของอุปกรณ์เหล่านี้ตรงไปตรงมาเมื่อโหลดถูกยกขึ้นพลังงานศักย์จะถูกสะสมเมื่อลดลงจะได้ผลดี คุณสมบัติการออกแบบขึ้นอยู่กับประเภทของสินค้า อาจเป็นของแข็งของเหลวหรือเป็นเม็ด ตามกฎแล้วการออกแบบอุปกรณ์ประเภทนี้ทำได้ง่ายมากดังนั้นจึงมีความน่าเชื่อถือสูงและอายุการใช้งานยาวนาน เวลาในการเก็บรักษาพลังงานที่เก็บไว้ขึ้นอยู่กับความทนทานของวัสดุและสามารถเข้าถึงได้หลายพันปี น่าเสียดายที่อุปกรณ์ดังกล่าวมีความหนาแน่นของพลังงานต่ำ
ในอุปกรณ์เหล่านี้พลังงานจะถูกเก็บไว้ในการเคลื่อนไหวของร่างกาย โดยปกติจะเป็นการเคลื่อนที่แบบสั่นหรือแบบแปล
พลังงานจลน์ในระบบออสซิลเลเตอร์มุ่งเน้นไปที่การเคลื่อนไหวของร่างกายซึ่งกันและกัน พลังงานถูกจ่ายและใช้ไปในบางส่วนตามเวลาที่เคลื่อนไหว กลไกนี้ค่อนข้างซับซ้อนและไม่แน่นอนในการตั้งค่า มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในนาฬิกาเชิงกล ปริมาณพลังงานที่เก็บไว้มักจะน้อยและเหมาะสำหรับการทำงานของอุปกรณ์เท่านั้น
สต็อกของพลังงานจลน์มีความเข้มข้นมู่เล่หมุน พลังงานจำเพาะของมู่เล่สูงกว่าของโหลดคงที่ที่คล้ายกันอย่างมีนัยสำคัญ มีความเป็นไปได้ในช่วงเวลาสั้น ๆ ที่จะสร้างการรับหรือส่งออกของกำลังไฟฟ้าที่สำคัญ เวลาในการจัดเก็บพลังงานสั้นและสำหรับการออกแบบส่วนใหญ่จะ จำกัด ไว้เพียงไม่กี่ชั่วโมง เทคโนโลยีสมัยใหม่ทำให้สามารถเพิ่มเวลาในการกักเก็บพลังงานได้นานหลายเดือน มู่เล่ไวต่อแรงกระแทกมาก พลังงานของอุปกรณ์เป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเร็วของการหมุน ดังนั้นในกระบวนการสะสมและปลดปล่อยพลังงานความเร็วของการหมุนของมู่เล่จึงเปลี่ยนไป และสำหรับการโหลดตามกฎแล้วจำเป็นต้องใช้ความเร็วคงที่และหมุนต่ำ
อุปกรณ์ที่มีแนวโน้มมากขึ้นคือมู่เล่สุด ทำจากเทปเหล็กใยสังเคราะห์หรือลวด โครงสร้างสามารถแน่นหรือมีพื้นที่ว่างเปล่า ในกรณีที่มีพื้นที่ว่างการหมุนของเทปจะเคลื่อนไปที่รอบนอกของการหมุนช่วงเวลาแห่งความเฉื่อยของมู่เล่เปลี่ยนไปและพลังงานส่วนหนึ่งจะถูกเก็บไว้ในสปริงที่เปลี่ยนรูป ในอุปกรณ์ดังกล่าวความเร็วในการหมุนมีเสถียรภาพมากกว่าโครงสร้างแบบทึบและการใช้พลังงานจะสูงกว่ามาก นอกจากนี้ยังมีความปลอดภัยมากขึ้น
ซูเปอร์ฟลายวีลสมัยใหม่ทำจากเส้นใยเคฟลาร์ พวกมันหมุนในห้องสุญญากาศบนระบบกันสะเทือนแม่เหล็ก สามารถกักเก็บพลังงานไว้ได้นานหลายเดือน
อุปกรณ์ประเภทนี้สามารถจัดเก็บได้มากพลังงานเฉพาะ ในการจัดเก็บเชิงกลมีการใช้พลังงานสูงสุดสำหรับอุปกรณ์ที่มีขนาดหลายเซนติเมตร มู่เล่ขนาดใหญ่ที่มีความเร็วในการหมุนสูงมากมีความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่ามาก แต่มีความเสี่ยงต่อปัจจัยภายนอกมากและมีเวลาในการกักเก็บพลังงานที่สั้นกว่า
มีความสามารถในการจัดหาเครื่องจักรกลที่ใหญ่ที่สุดพลังจากแหล่งกักเก็บพลังงานทุกประเภท มันถูก จำกัด ด้วยความต้านทานแรงดึงของสปริงเท่านั้น พลังงานในสปริงอัดสามารถเก็บไว้ได้นานหลายสิบปี อย่างไรก็ตามเนื่องจากการเปลี่ยนรูปอย่างต่อเนื่องความล้าจะสะสมในโลหะและความสามารถในการสปริงจะลดลง ในขณะเดียวกันสปริงเหล็กคุณภาพสูงภายใต้เงื่อนไขการใช้งานสามารถทำงานได้หลายร้อยปีโดยไม่สูญเสียกำลังการผลิตอย่างมีนัยสำคัญ
ฟังก์ชั่นของสปริงสามารถทำได้โดยใช้ยางยืดใด ๆองค์ประกอบ ตัวอย่างเช่นแถบยางนั้นเหนือกว่าผลิตภัณฑ์เหล็กหลายสิบเท่าในแง่ของพลังงานที่เก็บไว้ต่อมวลหนึ่งหน่วย แต่อายุการใช้งานของยางเนื่องจากการเสื่อมสภาพของสารเคมีนั้นมีเพียงไม่กี่ปี
ในอุปกรณ์ประเภทนี้การจัดเก็บพลังงานเกิดขึ้นเนื่องจากการบีบอัดของก๊าซ ในกรณีที่มีพลังงานส่วนเกินก๊าซจะถูกสูบภายใต้แรงดันเข้าไปในกระบอกสูบโดยใช้คอมเพรสเซอร์ ก๊าซอัดถูกใช้เพื่อหมุนกังหันหรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าตามความจำเป็น เมื่อใช้พลังงานต่ำขอแนะนำให้ใช้มอเตอร์ลูกสูบแทนกังหัน ก๊าซในภาชนะบรรจุภายใต้ความกดดันหลายร้อยบรรยากาศมีความหนาแน่นของพลังงานจำเพาะสูงเป็นเวลาหลายปีและต่อหน้าอุปกรณ์คุณภาพสูงมานานหลายทศวรรษ
ดินแดนส่วนใหญ่ของประเทศของเราตั้งอยู่ในภาคเหนือดังนั้นพลังงานส่วนสำคัญจึงถูกบังคับให้ใช้เพื่อให้ความร้อน ในเรื่องนี้จำเป็นต้องแก้ปัญหาการเก็บรักษาความร้อนในอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลเป็นประจำและดึงออกจากที่นั่นหากจำเป็น
โดยส่วนใหญ่ไม่สามารถบรรลุสูงได้ความหนาแน่นของพลังงานความร้อนที่เก็บไว้และเงื่อนไขที่สำคัญของการเก็บรักษา อุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพที่มีอยู่เนื่องจากคุณสมบัติหลายประการและราคาสูงจึงไม่เหมาะสำหรับการใช้งานอย่างแพร่หลาย
นี่เป็นวิธีที่เก่าแก่ที่สุดวิธีหนึ่งขึ้นอยู่กับหลักการสะสมของพลังงานความร้อนเมื่อสารได้รับความร้อนและการถ่ายเทความร้อนเมื่อถูกทำให้เย็นลง การออกแบบไดรฟ์ดังกล่าวทำได้ง่ายมาก อาจเป็นชิ้นส่วนของสารทึบหรือภาชนะปิดที่มีตัวพาความร้อนเหลว อุปกรณ์กักเก็บพลังงานความร้อนมีอายุการใช้งานยาวนานมากมีการจัดเก็บและปล่อยพลังงานได้ไม่ จำกัด จำนวน แต่เวลาในการจัดเก็บไม่เกินหลายวัน
พลังงานไฟฟ้าสะดวกที่สุดก่อตัวขึ้นในโลกสมัยใหม่ นั่นคือเหตุผลที่อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลไฟฟ้าเป็นที่แพร่หลายและได้รับการพัฒนามากที่สุด น่าเสียดายที่ความจุเฉพาะของอุปกรณ์ราคาถูกมีขนาดเล็กและอุปกรณ์ที่มีความจุเฉพาะขนาดใหญ่มีราคาแพงเกินไปและมีอายุการใช้งานสั้น อุปกรณ์เก็บพลังงานไฟฟ้า ได้แก่ ตัวเก็บประจุซุปเปอร์คาปาซิเตอร์แบตเตอรี่
นี่คือการจัดเก็บพลังงานประเภทที่แพร่หลายที่สุดตัวเก็บประจุสามารถทำงานที่อุณหภูมิตั้งแต่ -50 ถึง +150 องศา จำนวนรอบการปล่อยการกักเก็บพลังงานคือหลายหมื่นล้านต่อวินาที ด้วยการเชื่อมต่อตัวเก็บประจุหลายตัวแบบขนานสามารถรับความจุของค่าที่ต้องการได้อย่างง่ายดาย นอกจากนี้ยังมีตัวเก็บประจุแบบแปรผัน การเปลี่ยนความจุของตัวเก็บประจุดังกล่าวสามารถทำได้ผลิตด้วยเครื่องจักรหรือไฟฟ้าหรือตามอุณหภูมิ ส่วนใหญ่ตัวเก็บประจุแบบแปรผันสามารถพบได้ในวงจรออสซิลเลเตอร์
ตัวเก็บประจุแบ่งออกเป็นสองชั้น - ขั้วและไม่มีขั้ว อายุการใช้งานของขั้ว (อิเล็กโทรไลต์) สั้นกว่าขั้วที่ไม่มีขั้วซึ่งขึ้นอยู่กับสภาพภายนอกมากกว่า แต่ในขณะเดียวกันก็มีความจุเฉพาะที่สูงกว่า
ในฐานะที่เป็นตัวเก็บประจุเก็บพลังงาน - ไม่มากอุปกรณ์ที่ดี มีความจุต่ำและมีความหนาแน่นเฉพาะของพลังงานที่เก็บไว้ไม่มากนักและเวลาในการจัดเก็บจะคำนวณเป็นวินาทีนาทีแทบไม่เป็นชั่วโมง ตัวเก็บประจุส่วนใหญ่ใช้ในงานอิเล็กทรอนิกส์และวิศวกรรมไฟฟ้ากำลัง
การคำนวณตัวเก็บประจุมักจะตรงไปตรงมา ข้อมูลที่จำเป็นทั้งหมดเกี่ยวกับตัวเก็บประจุประเภทต่างๆแสดงอยู่ในหนังสืออ้างอิงทางเทคนิค
อุปกรณ์เหล่านี้อยู่ในตำแหน่งกลางระหว่างตัวเก็บประจุแบบขั้วและแบตเตอรี่ บางครั้งเรียกว่า "supercapacitors" ดังนั้นพวกเขาจึงมีขั้นตอนการปล่อยประจุจำนวนมากความจุมากกว่าตัวเก็บประจุ แต่น้อยกว่าแบตเตอรี่ขนาดเล็กเล็กน้อย เวลาเก็บพลังงานนานถึงหลายสัปดาห์ ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์มีความไวต่ออุณหภูมิมาก
ใช้แบตเตอรี่ไฟฟ้าเคมีหากคุณต้องเก็บพลังงานไว้มาก อุปกรณ์กรดตะกั่วเหมาะที่สุดสำหรับวัตถุประสงค์นี้ พวกเขาถูกประดิษฐ์ขึ้นเมื่อประมาณ 150 ปีที่แล้ว และตั้งแต่นั้นมาก็ไม่มีอะไรใหม่ ๆ ในอุปกรณ์แบตเตอรี่ มีรุ่นพิเศษมากมายปรากฏขึ้นคุณภาพของส่วนประกอบเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญและความน่าเชื่อถือของแบตเตอรี่เพิ่มขึ้น เป็นที่น่าสังเกตว่าอุปกรณ์ของแบตเตอรี่ซึ่งสร้างขึ้นโดยผู้ผลิตที่แตกต่างกันมีวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกันในรายละเอียดเล็กน้อยเท่านั้น
แบตเตอรี่ไฟฟ้าเคมีแบ่งออกเป็นแรงดึงและการเริ่มต้น แรงฉุดถูกใช้ในยานยนต์ไฟฟ้าเครื่องสำรองไฟเครื่องมือไฟฟ้า แบตเตอรี่ดังกล่าวมีลักษณะการปล่อยสม่ำเสมอเป็นเวลานานและมีความลึกมาก แบตเตอรี่เริ่มต้นสามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าได้มากในช่วงเวลาสั้น ๆ แต่การคายประจุแบบลึกเป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้สำหรับแบตเตอรี่เหล่านี้
แบตเตอรี่ไฟฟ้าเคมีมีจำนวน จำกัดจำนวนรอบการปล่อยประจุโดยเฉลี่ยอยู่ที่ 250 ถึง 2000 แม้ในช่วงที่ไม่มีการทำงานหลังจากนั้นไม่กี่ปี แบตเตอรี่ไฟฟ้าเคมีมีความไวต่ออุณหภูมิต้องใช้เวลาชาร์จนานและปฏิบัติตามกฎการใช้งานอย่างเคร่งครัด
อุปกรณ์จะต้องชาร์จใหม่เป็นระยะแบตเตอรี่ที่ติดตั้งบนรถจะถูกชาร์จจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ในฤดูหนาวยังไม่เพียงพอแบตเตอรี่ที่เย็นจะไม่สามารถชาร์จได้ดีและการใช้พลังงานในการสตาร์ทเครื่องยนต์จะเพิ่มขึ้น ดังนั้นจึงจำเป็นต้องชาร์จแบตเตอรี่เพิ่มเติมในห้องอุ่นด้วยเครื่องชาร์จพิเศษ ข้อเสียที่สำคัญอย่างหนึ่งของอุปกรณ์กรดตะกั่วคือน้ำหนักมาก
หากคุณต้องการอุปกรณ์พกพาที่มีขนาดเล็กน้ำหนักจากนั้นเลือกแบตเตอรี่ประเภทต่อไปนี้: นิกเกิลแคดเมียมลิเธียมไอออนเมทัลไฮบริดโพลีเมอร์ไอออน มีความจุเฉพาะที่สูงกว่า แต่ราคาสูงกว่ามาก ใช้ในโทรศัพท์มือถือแล็ปท็อปกล้องถ่ายรูปกล้องวิดีโอและอุปกรณ์ขนาดเล็กอื่น ๆ แบตเตอรี่ประเภทต่างๆแตกต่างกันไปตามพารามิเตอร์: จำนวนรอบการชาร์จอายุการเก็บรักษาความจุขนาด ฯลฯ
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนกำลังสูงใช้ในรถยนต์ไฟฟ้าและรถยนต์ไฮบริด มีน้ำหนักเบามีความจุเฉพาะสูงและมีความน่าเชื่อถือสูง ในขณะเดียวกันแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีความไวไฟสูง ไฟอาจเกิดขึ้นได้จากไฟฟ้าลัดวงจรการเสียรูปทางกลไกหรือการทำลายเคสการละเมิดโหมดการชาร์จหรือการคายประจุของแบตเตอรี่ ค่อนข้างยากที่จะดับไฟเนื่องจากกิจกรรมของลิเธียมสูง
แบตเตอรี่เป็นหัวใจสำคัญของเครื่องมือหลายชนิดตัวอย่างเช่นแบตเตอรี่โทรศัพท์คือพาวเวอร์แบงค์ขนาดกะทัดรัดที่อยู่ในเคสกันน้ำที่ทนทาน ช่วยให้คุณสามารถชาร์จหรือเปิดโทรศัพท์มือถือของคุณได้ อุปกรณ์จัดเก็บพลังงานมือถือที่มีประสิทธิภาพสามารถชาร์จอุปกรณ์ดิจิทัลใด ๆ แม้แต่แล็ปท็อป ในอุปกรณ์ดังกล่าวตามกฎแล้วจะมีการติดตั้งแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนความจุสูง อุปกรณ์จัดเก็บพลังงานสำหรับบ้าน ยังไม่ จ่ายด้วยแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้แต่เป็นอุปกรณ์ที่ซับซ้อนกว่ามาก นอกจากแบตเตอรี่แล้วยังรวมถึงเครื่องชาร์จระบบควบคุมอินเวอร์เตอร์ อุปกรณ์สามารถทำงานได้ทั้งจากเครือข่ายคงที่และจากแหล่งอื่น ๆ กำลังขับเฉลี่ย 5 กิโลวัตต์
แยกแยะระหว่างประเภท "เชื้อเพลิง" และ "ไม่ใช่เชื้อเพลิง"ไดรฟ์ พวกเขาต้องการเทคโนโลยีพิเศษและมักจะมีอุปกรณ์ไฮเทคขนาดใหญ่ กระบวนการที่ใช้ทำให้ได้รับพลังงานในรูปแบบต่างๆ ปฏิกิริยาทางเคมีสามารถเกิดขึ้นได้ทั้งที่อุณหภูมิต่ำและสูง ส่วนประกอบสำหรับปฏิกิริยาอุณหภูมิสูงจะถูกเพิ่มเมื่อต้องการพลังงานเท่านั้น ก่อนหน้านั้นจะถูกจัดเก็บแยกกันในสถานที่ต่างๆ ส่วนประกอบสำหรับปฏิกิริยาที่อุณหภูมิต่ำมักจะอยู่ในภาชนะเดียวกัน
วิธีนี้รวมถึงสองอย่างที่เป็นอิสระอย่างสมบูรณ์ขั้นตอน: การจัดเก็บพลังงาน ("การชาร์จ") และการใช้งาน ("การคายประจุ") ตามกฎแล้วเชื้อเพลิงแบบดั้งเดิมมีความจุพลังงานเฉพาะขนาดใหญ่ความเป็นไปได้ในการจัดเก็บระยะยาวและใช้งานง่าย แต่ชีวิตไม่หยุดนิ่ง. การเปิดตัวเทคโนโลยีใหม่ทำให้มีความต้องการเชื้อเพลิงสูง ปัญหากำลังได้รับการแก้ไขโดยการปรับปรุงที่มีอยู่และสร้างเชื้อเพลิงชนิดใหม่ที่มีพลังงานสูง
การแนะนำการออกแบบใหม่อย่างกว้างขวางถูกขัดขวางโดยการพัฒนากระบวนการทางเทคโนโลยีไม่เพียงพออันตรายจากไฟไหม้และการระเบิดในการทำงานความต้องการบุคลากรที่มีคุณภาพสูงต้นทุนเทคโนโลยีสูง
ในการจัดเก็บประเภทนี้พลังงานจะถูกเก็บไว้สำหรับโดยการแปลงสารเคมีบางชนิดเป็นสารอื่น ตัวอย่างเช่นปูนขาวเมื่อได้รับความร้อนจะเข้าสู่สถานะปูนขาว เมื่อ "คายประจุ" พลังงานที่เก็บไว้จะถูกปล่อยออกมาในรูปของความร้อนและก๊าซ นี่คือสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อผสมปูนขาวด้วยน้ำ สำหรับปฏิกิริยาที่จะเริ่มต้นโดยปกติจะเพียงพอที่จะรวมส่วนประกอบต่างๆ โดยพื้นฐานแล้วนี่คือปฏิกิริยาทางเคมีชนิดหนึ่งเกิดขึ้นที่อุณหภูมิหลายร้อยหลายพันองศาเท่านั้น ดังนั้นอุปกรณ์ที่ใช้จึงซับซ้อนและมีราคาแพงกว่ามาก
