Jakie są urządzenia magazynujące energię?

Koncepcje racjonalnego zużycia energii stają się coraz ważniejsze na tle ogólnego rozwoju technologicznego. Wynika to z faktu, że efektywność energetyczna jako taka przeszła z kategorii dodatkowych i często wyłącznych właściwości do rangi jednej z kluczowych cech konsumenta produktu. Wystarczy przypomnieć najprostsze baterie, które są używane w technologii cyfrowej, sprzęcie elektrycznym, sprzęcie elektronarzędzi itp. Istnieje więcej zastosowań na dużą skalę systemów magazynowania energii, dla których ekonomia zużycia energii jest szczególnie ważna. Ta prośba znajduje odpowiedź od wyspecjalizowanych producentów, którzy produkują magazyn energii z lepszą wydajnością.

Ogólne informacje o magazynowaniu energii

W naturze istnieje wiele stałych i niewyczerpanych źródeł energii, które służą różnym potrzebom ludzkości. Ale do ostatecznego wykorzystania musi przejść przez wiele etapów przetwarzania i akumulacji. Ta funkcja jest wykonywana przez elektrownie i podstacje. Lista ich bezpośrednich zadań obejmuje wytwarzanie energii o akceptowalnych właściwościach użytkowych, a także jej konwersję i dystrybucję. Podstawowa infrastruktura do zaopatrzenia w energię budynków mieszkalnych, przemysłowych, urządzeń inżynieryjnych i innych odpowiedzialnych konsumentów jest realizowana za pośrednictwem sieci elektroenergetycznych. Zapewniają stałą podaż, ale dziś zapotrzebowanie na autonomiczne urządzenia, urządzenia i urządzenia elektryczne stale rośnie. Specjalnie dla tych konsumentów używa pojemnościowego urządzenia do przechowywania energii, które jest niezależne źródło zasilania ale warunkowo, w pewnych odstępach czasu, powinna również być pobierana przez siebie z tych samych stałych sieci. Najprostszym przykładem takiego napędu jest bateria telefoniczna. Na przykład element Li-Ion może mieć pojemność około 2000-3000 mAh. Będzie to wystarczać na kilka godzin lub dni autonomicznej pracy obsługiwanego urządzenia, w zależności od jego modelu. Ale po wyczerpaniu tej objętości, bateria musi być podłączona do gniazda 220 V w celu odzyskania.

Napędy mechaniczne

Ta kategoria napędów ma najdłuższą historię istnienia. Aby zilustrować takie urządzenia, można przytoczyć przykład systemów grawitacyjnych. Dziś prawie nigdy ich nie używa, ale wcześniej, brama z przeciwwagami była rozpowszechniona. Wykorzystują energię ładunku, która jest akumulowana i we właściwej chwili powraca w takiej czy innej formie - zależy to od wydajności konstrukcyjnej napędu. Oprócz zwykłych towarów, ciecz działa jako aktywny element akumulujący. Zalety takich systemów obejmują elastyczność strukturalną. Inżynierowie mogli korzystać z rozległej sieci rurociągów, przez które woda przekazywała energię do powiązanych zbiorników. W naszych czasach takie urządzenia do magazynowania energii są prezentowane w postaci stanowisk pompowni. To prawda, że ​​urządzenia gromadzące ciecze charakteryzują się krótkim czasem przechowywania, ponieważ woda paruje i wymaga regularnej aktualizacji.

Napędy kinetyczne

Grupa ta jest głównie reprezentowana przez mechanizmy oscylacyjne, w których proces akumulacji odbywa się poprzez ruchy posuwisto-zwrotne, obrotowe lub liniowe tego samego obciążenia. Cechą takich struktur jest to, że w razie potrzeby zwrot energii będzie przeprowadzany tak samo nieprzerwanie, a partiami - w cyklach. Klasycznym przykładem napędu kinetycznego jest zegarek mechaniczny. W tym przypadku "ładunek" jest wytwarzany za pomocą mechanizmu urządzenia, po którym następuje stopniowe uwalnianie energii z wahadła sprężyny. Bardziej nowoczesną interpretacją mechanizmów kinetycznych jest żyroskopowa bateria. Przechowywanie energii w tym przypadku opiera się na obracającym się kole zamachowym z funkcją uderzenia. Takie systemy są stosowane w technologii hydraulicznej i pneumatycznej.

Akumulatory ciepła

Z technologicznego punktu widzenia jest to najprostszy przykład akumulacji energii, z procesami, których człowiek znajduje się wszędzie. Metalowe ogrodzenie, ogrzewane pod bezpośrednimi promieniami słońca, już staje się akumulatorem ciepła, ponieważ zachowuje go w swojej strukturze. Inne materiały mogą również działać jako akumulatory ciepła. Skuteczność ich pracy w tej jakości zależeć będzie od specyficznej i objętościowej pojemności cieplnej. Na przykład pojemność cieplna wody wynosi 4,2 kJ, a dla stali jest mały - tylko 0,46 kJ. A jednak, jeśli chodzi o ukierunkowaną akumulację, częściej stosuje się magazynowanie metalu energii cieplnej lub oleju. Decyzja ta jest uzasadniona chęcią optymalizacji projektu. Nowoczesne konwektory i grzejniki wykonane są głównie ze stali i aluminium. Ponownie, niektóre modele są wypełnione bardziej opłacalnymi materiałami pod względem zatrzymywania ciepła.

Magazynowanie energii elektrycznej

Najbardziej masywną formą energii jest energia elektryczna. Dlatego ta kategoria rozwija się najbardziej aktywnie, oferując nowe i bardziej zaawansowane rozwiązania. W tej chwili najpowszechniejszą baterią elektryczności jest kondensator radiowy. Charakteryzuje się wysokim współczynnikiem odrzutu i magazynowania energii, bez ograniczania procesów pracy do warunków środowiskowych. Na przykład większość modeli można stosować w warunkach podwyższonej lub skrajnie niskiej temperatury. I znowu, aby zoptymalizować urządzenia do magazynowania energii elektrycznej, są napełniane specjalnymi ogniwami elektrolitycznymi o wysokiej pojemności właściwej.

Skład chemiczny

W procesie takich napędów zachodzi reakcja chemiczna. Źródłem energii w tym przypadku będzie organizacja warunków dla tej reakcji i zapewnienie aktywności zaangażowanych składników. Co więcej, wyjście może tworzyć różne rodzaje energii. Na przykład wodór może być uwalniany z wody podczas bezpośredniej elektrolizy. Najczęściej z takimi metodami akumulacji jest uwalniane paliwo. Może być przekształcany wewnątrz kompleksu, zapewniając reakcję chemiczną lub przenoszony na konsumenta w jego oryginalnej postaci. Dlatego urządzenia do przechowywania energii mogą działać jako konwertery, chociaż takie rozszerzenie funkcji technicznie komplikuje system.

Napędy elektrochemiczne

Ten typ napędów, jak sama nazwa wskazuje, jest kombinacją lub hybrydą. Ponieważ reakcje chemiczne wyróżniają się wysokim stopniem wydajności i niskim kosztem, są logicznie połączone z zadaniem generowania najbardziej pożądanego rodzaju energii - elektryczności. Aktywnym elementem w takich urządzeniach jest elektrolit. W szczególności, urządzenie magazynujące energię dla telefonu jest zwykle wytwarzane na bazie elementów litowo-jonowych lub litowo-polimerowych. To samo dotyczy zestawów akumulatorowych do elektronarzędzi. Zgodnie z charakterystykami jest to dość opłacalne baterie, charakteryzujące się przyzwoitą wydajnością, dużą pojemnością i niewielkimi rozmiarami. Ale baterie elektrochemiczne mają ograniczoną liczbę cykli ładowania i rozładowania, co jest ich główną wadą.

Nowoczesne rozwiązania

Zaawansowane firmy high-tech promują kierunek akumulatorów pojemnościowych. Na przykład inżynierowie Tesli utworzyli blok 122 Powerwall 2 oparty na tych samych bateriach litowo-jonowych. To urządzenie jest modułowe i może pomieścić około 13,5 kWh. Podobne oferty rozwojowe LG. Na przykład, system Chem RESU ma około 10 kWh, ale w innych osiągach nie jest gorszy od jednostki Tesli. Ta bateria jest uniwersalnym urządzeniem do przechowywania energii, które może być używane zarówno w życiu codziennym, jak iw przemyśle do produkcji. Najważniejsze jest to, że moc spełnia wymagania dotyczące zużywania systemów.

Wniosek

W segmencie magazynowania energii istnieją również różne kierunki rozwoju technologicznego. Łączą tylko jedno - spełniając wymagania konsumentów końcowych. Na przykład dyski moc elektryczna w przypadku małych urządzeń i urządzeń musi spełniać wymagania niezawodności i niezawodności. Szeroki rynek technologii cyfrowej bardziej koncentruje się na rozmiarach napędów kompaktowych i zwiększeniu ich pojemności. Oczywistym jest, że nie jest łatwo połączyć wszystkie wymienione cechy w jednym urządzeniu, dlatego programiści wciąż starają się ukierunkować swoje produkty na konkretne obszary zastosowań.