Wat zijn de energie opslag apparaten

De natuur heeft de mens een verscheidenheid aan energiebronnen gegeven: de zon, wind, rivieren en anderen. Het nadeel van deze generatoren van vrije energie is het gebrek aan stabiliteit. Daarom wordt gedurende periodes van overmatige energie opgeslagen in opslagtanks en gedurende periodes van tijdelijke afname gebruikt. Energieaccumulatoren karakteriseren de volgende parameters:

• De hoeveelheid opgeslagen energie;
• De snelheid van zijn accumulatie en recoil;
• Specifieke zwaartekracht;
• Energieopslag tijd;
• betrouwbaarheid;
• Kosten van fabricage en onderhoud en anderen.

Er zijn veel manieren om de aandrijvingen te organiseren. Een van de meest handige is de indeling van het soort energie dat wordt gebruikt in de aandrijving, en hoe het wordt geaccumuleerd en gerecycleerd. Energieaccumulatoren zijn onderverdeeld in de volgende hoofdsoorten:

• mechanische;
• thermische;
• elektrische;
• chemische stof.

Akkumulatie van potentiële energie

De essentie van deze apparaten is ongekompliceerd. Bij het opheffen van de lading is er accumulatie van potentiële energie, bij het verlagen van het werk is het nuttig werk. De ontwerpeigenschappen zijn afhankelijk van het type lading. Het kan een solide, vloeibare of losse stof zijn. In de regel zijn de ontwerpen van dergelijke toestellen uiterst eenvoudig, vandaar de hoge betrouwbaarheid en lange levensduur. De opslagtijd van de opgeslagen energie hangt af van de levensduur van de materialen en kan millennia bereiken. Helaas hebben dergelijke apparaten een lage specifieke energie-intensiteit.

Mechanische opslag van kinetische energie

In deze apparaten wordt energie opgeslagen in de beweging van een lichaam. Meestal is dit een oscillerende of translationele beweging.

De kinetische energie in de vibratiesystemen is geconcentreerd in de reciprocerende beweging van het lichaam. Energie wordt geleverd en verwerkt in porties, in tijd met de beweging van het lichaam. Het mechanisme is vrij complex en grillig in tuning. Wijd gebruikt in mechanische horloges. De hoeveelheid opgeslagen energie is gewoonlijk klein en alleen geschikt voor de werking van het apparaat zelf.

Drives die de energie van een gyro gebruiken

De kinetische energie reserve is geconcentreerd in een roterend vliegwiel. De specifieke energie van het vliegwiel overschrijdt de energie van een soortgelijke statische belasting sterk. Het is binnen korte tijd mogelijk om een receptie of terugkeer van aanzienlijke kracht te maken. De energieopslagtijd is kort en voor de meeste ontwerpen is het beperkt tot enkele uren. Moderne technologie stelt u in staat om de energieopslagtijd tot enkele maanden te brengen. Vliegwielen zijn zeer gevoelig voor hersenschudding. De energie van het apparaat is direct afhankelijk van de snelheid van de rotatie. Daarom verandert de snelheid van de rotatie van het vliegwiel tijdens de accumulatie en vrijgave van energie. En voor de lading, in de regel constant, is een lage toerental nodig.

Meer veelbelovende apparaten zijn super vliegwielen. Ze zijn gemaakt van staalband, synthetische vezel of draad. Het ontwerp kan dicht zijn of een lege ruimte hebben. In de aanwezigheid van vrije ruimte verplaatsen de omwentelingen van de band naar de omtrek van de rotatie, het traagheidsmoment van het vliegwiel verandert, een deel van de energie wordt opgeslagen in de vervormde veer. Bij dergelijke toestellen is de draaisnelheid stabieler dan in solide ontwerpen, en hun energiecapaciteit is veel hoger. Bovendien zijn ze veiliger.

Moderne supervliegwielen zijn gemaakt van Kevlar-vezel. Ze roteren in een vacuümkamer op een magnetische suspensie. Zijn in staat om energie voor meerdere maanden te besparen.

Mechanische opslagapparaten die elastische krachten gebruiken

Dit type apparaat kan een enorme specifieke energie opslaan. Uit mechanische opslag heeft het de grootste stroomcapaciteit voor apparaten met afmetingen van enkele centimeter. Grote vliegwielen met zeer hoge rotatiesnelheden hebben een veel hogere energieintensiteit, maar ze zijn zeer kwetsbaar voor externe factoren en hebben een kortere energieopslagtijd.

Mechanische opslag met behulp van de lente energie

In staat om de grootste mechanische kracht van alle klassen van energieopslag te leveren. Het is slechts beperkt door de limiet van de veerkracht. Energie in een samengeperste veer kan voor meerdere decennia worden opgeslagen. Door de permanente vervorming in het metaal wordt echter vermoeidheid opgehoopt en de capaciteit van de veer afneemt. Tegelijkertijd kunnen hoogwaardige stalen veren onder de bedrijfsomstandigheden honderden jaren werken zonder een tastbaar verlies aan capaciteit.

De veerfuncties kunnen worden uitgevoerd door eventuele elastische elementen. Rubberstrengen zijn bijvoorbeeld tientallen keer superieur aan staalproducten in termen van opgeslagen energie per eenheidsmassa. Maar de levensduur van rubber door chemische veroudering is slechts een paar jaar.

Mechanische opslag met behulp van samengeperste gasenergie

In dit type apparaat wordt energie opgeslagen door het gas te comprimeren. Als er overmatige energie is, wordt het gas gepompt door middel van een compressor onder druk in de cilinder. Indien nodig wordt het gecomprimeerde gas gebruikt om de turbine of elektrische generator te roteren. Bij kleine capaciteiten in plaats van een turbine is het zinvol om een zuigermotor te gebruiken. Gas in een drukbeveiligde container van honderden atmosferen heeft jarenlang een hoge specifieke energiedichtheid en in aanwezigheid van hoogwaardige versterking - en tientallen jaren.

Accumulatie van thermische energie

Het grootste deel van het grondgebied van ons land ligt in de noordelijke regio's, dus een groot gedeelte van de energie wordt verbruikt voor verwarming. In dit verband is het nodig om regelmatig het probleem op te lossen om warmte in het opslagapparaat te houden en zo nodig uit te halen.

In de meeste gevallen is het niet mogelijk om een hoge dichtheid van opgeslagen thermische energie en een belangrijk tijdsbestek voor het behoud ervan te behalen. Bestaande efficiënte apparaten dankzij een aantal functies en hoge prijzen zijn niet geschikt voor brede toepassingen.

Accumulatie door de warmtecapaciteit

Dit is een van de oudste manieren. Het is gebaseerd op het beginsel van accumulatie van thermische energie wanneer de stof wordt verwarmd en de warmte vrijkomt als het afgekoeld wordt. Het ontwerp van deze schijven is zeer eenvoudig. Ze kunnen een stuk van een vaste stof of een gesloten houder zijn met een vloeibaar koelmiddel. Thermische energieopslag heeft een zeer lange levensduur, vrijwel onbeperkt aantal cycli van energieopslag en -uitvoer. Maar de opslagtijd bedraagt niet meer dan een paar dagen.

Accumulatie van elektrische energie

Elektrische energie is de meest geschikte vorm in de moderne wereld. Daarom zijn elektrische opslagapparatuur wijdverspreid en de meest ontwikkelde. Helaas is de specifieke capaciteit van goedkope apparaten laag, en apparaten met een grote specifieke capaciteit zijn te duur en kortstondig. De accu's van elektrische energie zijn condensatoren, ionistors, accu's.

condensatoren

Dit is het meest massieve type energieopslag. Condensatoren kunnen werken bij temperaturen van -50 tot +150 graden. Het aantal cycli van energie accumulatie en release is tientallen miljarden per seconde. Door meerdere condensatoren parallel aan te sluiten, kunt u gemakkelijk de capaciteit van de vereiste waarde verkrijgen. Daarnaast zijn er variabele condensatoren. De capaciteit van dergelijke condensatoren kan door mechanische of elektrische middelen of door blootstelling aan temperatuur worden gevarieerd. Vaakst zijn variabele condensatoren te vinden in oscillatoire schakelingen.

Condensatoren zijn verdeeld in twee klassen - polair en niet-polair. De levensduur van polaire (elektrolytische) is minder dan niet-polair, ze zijn meer afhankelijk van externe omstandigheden, maar hebben tegelijkertijd een grotere specifieke capaciteit.

Als energieaccumulatoren zijn condensatoren niet erg succesvolle apparaten. Ze hebben een kleine capaciteit en onbeduidende specifieke dichtheid van opgeslagen energie, en de tijd van de opslag wordt berekend in seconden, minuten, zelden uren. Condensers hebben vooral toegepast in elektronica en elektrotechniek.

De berekening van de condensator veroorzaakt in de regel geen problemen. Alle benodigde informatie over verschillende typen condensatoren wordt in de technische referentieboeken weergegeven.

ionistory

Deze apparaten bezetten een tussenplaats tussen polaire condensatoren en batterijen. Soms worden ze "supercapacitors" genoemd. Bijgevolg hebben ze een groot aantal ladingsafvoerfasen, de capaciteit is groter dan die van condensatoren, maar iets kleiner dan die van kleine batterijen. De energieopslagtijd bedraagt enkele weken. Ionistors zijn zeer gevoelig voor temperatuur.

Power Batterijen

Elektrochemische batterijen worden gebruikt als u genoeg energie moet opslaan. Boorzuurapparaten zijn hierbij het beste geschikt. Ze zijn ongeveer 150 jaar geleden uitgevonden. En sindsdien is niets fundamenteel nieuw ingevoerd in het apparaat van de batterij. Er zijn veel gespecialiseerde modellen verschenen, de kwaliteit van de componenten is aanzienlijk toegenomen, de betrouwbaarheid van de batterij is toegenomen. Het is opmerkelijk dat de batterij van het apparaat, dat door verschillende fabrikanten is gemaakt, voor verschillende doeleinden alleen verschilt in kleine details.

Elektrochemische batterijen zijn verdeeld in tractie- en startbatterijen. Tractortechnieken worden gebruikt in elektrisch transport, ononderbroken voedingen, gereedschapsmiddelen. Dergelijke batterijen worden gekenmerkt door een lange, uniforme afvoer en een grote diepte. Startende batterijen kunnen in een korte tijd een grote stroom produceren, maar een diepe ontlading voor hen is onaanvaardbaar.

Elektrochemische batterijen hebben een beperkt aantal ladingontladingscycli, gemiddeld 250 tot 2000. Zelfs bij afwezigheid van operatie na een paar jaar missen ze. Elektrochemische batterijen zijn gevoelig voor temperatuur, vereisen een lange laadtijd en strikte naleving van de gebruiksregels.

Het apparaat moet periodiek worden opgeladen. De batterij die op het voertuig is gemonteerd, wordt in gebruik genomen van de generator. In de winter is dit niet genoeg, een koude batterij heeft een slechte lading en het verbruik van elektriciteit om de motor te starten neemt toe. Daarom is het nodig om de batterij extra op te laden in een warme kamer met een speciale lader. Een van de belangrijke nadelen van lood-zuurinrichtingen is hun zware gewicht.

Accumulatoren voor low-power apparaten

Als mobiele apparaten met een laag gewicht nodig zijn, worden de volgende typen batterijen geselecteerd: nikkel-cadmium, lithium-ion, metaalhybride, polymeer-ionische. Ze hebben een hogere specifieke capaciteit, maar de prijs is veel hoger. Ze worden gebruikt in mobiele telefoons, laptops, camera's, videocamera's en andere kleine apparaten. Verschillende typen batterijen verschillen in hun parameters: het aantal laadcycli, de opslagperiode, capaciteit, grootte, enz.

Lithium-ion batterijen van hoge vermogen worden gebruikt in elektrische voertuigen en hybride voertuigen. Ze hebben een laag gewicht, hoge specifieke capaciteit en hoge betrouwbaarheid. Tegelijkertijd zijn lithium-ion batterijen zeer brandgevaarlijk. Het ontsteking kan optreden bij kortsluiting, mechanische vervorming of vernietiging van de zaak, schending van het opladen of ontladen van de batterij. Het vuur is moeilijk omwille van de hoge activiteit van lithium.

Batterijen vormen de basis van veel apparaten. De energieopslag voor de telefoon is bijvoorbeeld een compacte externe batterij, geplaatst in een robuuste, waterdichte behuizing. Hiermee kunt u een mobiele telefoon opladen of aansturen. Krachtige mobiele opslagapparaten kunnen alle digitale apparaten, zelfs laptops, opladen. In dergelijke apparaten worden in principe lithium-ion batterijen van grote capaciteit geïnstalleerd. Energie opslag voor thuis Ook niet Doe zonder batterijen. Maar dit is een veel complexer apparaat. Naast de batterij bevatten ze een lader, een besturingssysteem, een omvormer. De apparaten kunnen werken vanuit een vast netwerk of vanuit andere bronnen. De uitgangsvermogen is gemiddeld 5 kW.

Opslag van chemische energie

Er zijn "brandstof" en "hulpeloos" typen aandrijvingen. Ze hebben speciale technologieën nodig en vaak omslachtige hightech apparatuur. De gebruikte processen maken het mogelijk om energie in verschillende typen te verkrijgen. Thermochemische reacties kunnen zowel bij lage als hoge temperaturen plaatsvinden. Componenten voor reacties met hoge temperaturen worden alleen ingevoerd wanneer het nodig is om energie te verkrijgen. Vóór dat worden ze op verschillende plaatsen opgeslagen. Componenten voor reacties met lage temperaturen worden meestal in dezelfde tank geplaatst.

Accumulatie van energie door brandstofproductie

Deze methode omvat twee volledig onafhankelijke fasen: de ophoping van energie ("laden") en het gebruik ervan ("ontlading"). Traditionele brandstof heeft in de regel een grote specifieke energiecapaciteit, de mogelijkheid tot langdurige opslag, gebruiksgemak. Maar het leven staat niet stil. De introductie van nieuwe technologieën zorgt voor verhoogde eisen voor brandstof. De taak is opgelost door het verbeteren van de bestaande en het creëren van nieuwe, high-energy brandstoffen.

Wide introductie van nieuwe monsters wordt belemmerd door onvoldoende verwerkbaarheid van technologische processen, groot brand- en explosiegevaar in het werk, de behoefte aan hooggekwalificeerd personeel, hoge technologiekosten.

Niet-brandstof chemische energie opslag

In deze vorm van opslag wordt energie opgeslagen door bepaalde chemicaliën om te zetten in anderen. Bijvoorbeeld wordt de geklapte kalk in een versnelde toestand bij verhitting. Met "ontlading" wordt opgeslagen energie vrijgegeven in de vorm van warmte en gas. Dit is het geval wanneer de kalk met water wordt uitgeblust. Om de reactie te beginnen is het gewoonlijk voldoende om de componenten te verbinden. In essentie is dit een soort thermochemische reactie, maar het gaat alleen bij een temperatuur van honderden en duizenden graden. Daarom is de gebruikte apparatuur veel ingewikkelder en duurder.