¿Cuáles son el almacenamiento de energía

La naturaleza le dio al hombre una variedad de fuentes de energía: el sol, el viento, los ríos y otros. La desventaja de estos generadores de energía libre es la falta de estabilidad. Por lo tanto, durante los períodos de exceso de energía se almacena en su almacenamiento y consumir durante los períodos de disminución temporal. almacenamiento de energía se caracteriza por los siguientes parámetros:

• cantidad de energía almacenada;
• su tasa de acumulación, y el impacto;
• gravedad específica;
• tiempo de almacenamiento de energía;
• fiabilidad;
• de fabricación y costes de mantenimiento, y otros.

Los métodos de sistematización muchas unidades. Uno de los más conveniente es la clasificación del tipo de energía utilizada en el almacenamiento, y un método para su almacenamiento y retorno. dispositivos de almacenamiento de energía se dividen en los siguientes tipos principales:

• mecánica;
• térmica;
• eléctrica;
• químico.

La acumulación de energía potencial

La esencia de estos dispositivos sin complicaciones. Al levantar una acumulación de carga de la energía potencial, realiza un trabajo útil cuando lo rebaje. Las características de diseño dependen del tipo de carga. Puede ser sólido, líquido o sustancia en partículas. Por lo general, el diseño de este tipo de dispositivos son muy simples, por lo tanto, la alta fiabilidad y larga vida útil. almacenado el tiempo de almacenamiento de energía depende de la durabilidad de los materiales, y puede alcanzar miles. Por desgracia, estos dispositivos tienen una baja capacidad de energía específica.

accionamientos mecánicos de energía cinética

En estos dispositivos, la energía almacenada en el movimiento de un cuerpo. Por lo general, es oscilante o de movimiento alternativo.

La energía cinética de los sistemas oscilantes se concentra en el movimiento alternativo del cuerpo. La energía se suministra y se consume en porciones, en el tiempo con el movimiento del cuerpo. El mecanismo es bastante complicada y caprichosa en el establecimiento. Ampliamente utilizado en los relojes mecánicos. La cantidad de energía almacenada es generalmente pequeña y sólo es adecuado para el funcionamiento del dispositivo.

Unidades que utilizan la energía del giroscopio

El stock de la energía cinética se concentra en un volante giratorio. La energía específica del volante es mucho mayor que la carga estática equivalente de energía. Es posible en un corto período de tiempo que se recibe o una gran potencia de salida. tiempo de almacenamiento de energía es pequeña, y la mayoría de los diseños se limita a unas pocas horas. Las tecnologías modernas permiten llevar el tiempo de almacenamiento de energía de hasta varios meses. Los volantes son muy sensibles a los choques. El dispositivo de energía está en proporción directa a la velocidad de su rotación. Por lo tanto, en el almacenamiento de energía y el cambio se produce el retorno velocidad del volante. Una carga por lo general requiere la mínima velocidad constante,.

Los dispositivos más prometedores se supermahovik. Están hechos de cinta de acero, fibra sintética o de alambre. La estructura puede ser sólido o tener un espacio vacío. Si el espacio es devanados disponibles del movimiento de cinta hacia la periferia del momento de rotación inercia del volante se cambia, parte de la energía almacenada en el resorte sometido a la deformación. En tales dispositivos, la velocidad de rotación es más estable que en estructuras tselnotelyh, y su consumo de energía es mucho mayor. Además, son más seguros.

supermahovik moderno hecho de fibras de Kevlar. Ellos giran en una cámara de vacío con suspensión magnética. Es capaz de almacenar energía durante varios meses.

Las unidades mecánicas que utilizan la fuerza elástica

Este tipo de dispositivo es capaz de almacenar una enorme densidad de energía. Desde la unidad mecánica que tiene el más alto contenido de energía a los dispositivos con dimensiones de unos pocos centímetros. volantes más grandes con una muy alta velocidad de rotación tienen un consumo de energía mucho mayor, pero son muy vulnerables a factores externos, y tienen poco tiempo para almacenar energía.

Las unidades mecánicas que utilizan energía de resorte

Capaz de proporcionar la mayor potencia mecánica de todas las clases de almacenamiento de energía. Se está limitada sólo por la fuerza de resorte límite. Energía en resorte comprimido se puede almacenar durante varias décadas. Sin embargo, debido a la deformación permanente en la fatiga del metal se acumula y disminuye la capacidad de la primavera. Al mismo tiempo, el acero de resorte de alta calidad, con sujeción a las condiciones de funcionamiento puede funcionar durante cientos de años sin pérdida apreciable de capacidad.

función de resorte puede realizar ninguna elementos elásticos. Las bandas de goma, por ejemplo, diez veces superiores a los productos de acero de energía almacenada por unidad de masa. Pero el servicio de caucho plazo debido al envejecimiento químico es sólo unos pocos años.

accionamientos mecánicos, utilizando la energía del gas comprimido

En este tipo de dispositivos de almacenamiento de energía es debido a la compresión de gas. En presencia de un exceso de energía por el gas del compresor a presión se inyecta en el globo. Según sea necesario, el gas comprimido se utiliza para accionar una turbina o generador. Para pequeñas instalaciones en lugar de la turbina, es aconsejable utilizar un motor de pistón. El gas en el recipiente a presión de cientos de atmósferas tiene una alta densidad de energía específica durante varios años, y en la presencia de válvulas de alta calidad – y decenas de años.

La acumulación de energía térmica

La mayor parte del territorio de nuestro país se encuentra en las zonas del norte, por lo que una gran parte de la energía consumida para calentar internamente. Por lo tanto, regularmente tienen que resolver el problema de mantener el calor en la unidad y sacarla de allí si es necesario.

En la mayoría de los casos, no se puede lograr una alta densidad de la energía térmica almacenada, y cualquiera de los términos significativos de su preservación. Hay un dispositivo eficaz para un número de sus características y los precios altos no son adecuados para su uso generalizado.

La acumulación a expensas de la capacidad calorífica

Esta es una de las formas más antiguas. Se basa en el principio del material de almacenamiento de energía térmica cuando se calienta y el calor de regreso durante su enfriamiento. El diseño de estas unidades es extremadamente fácil. Pueden ser de cualquier pieza de recipiente sólido o cerrado con refrigerante líquido. las reservas de energía térmica tienen una vida muy larga, número virtualmente ilimitado de ciclos de almacenamiento de energía y de retorno. Sin embargo, el tiempo de almacenamiento no excede de unos pocos días.

La acumulación de la energía eléctrica

La energía eléctrica – esta es la forma más conveniente de que en el mundo moderno. Es por eso que los accionamientos eléctricos son ampliamente utilizados y los más desarrollados. Por desgracia, la capacitancia dispositivos baratos específico es pequeño, y dispositivos con una alta capacidad específica de la cara y de corta duración. El almacenamiento de la energía eléctrica – es condensadores, supercondensadores, baterías.

condensadores

Es el tipo más popular de almacenamiento de energía. Los condensadores son capaces de funcionar a una temperatura de -50 a 150 grados. El número de ciclos de almacenamiento de energía de retroceso – decenas de miles por segundo. Conexión de varios condensadores en paralelo, se puede obtener fácilmente el valor de la capacidad requerida. Además, hay condensadores variables. Cambio de la capacitancia de dichos condensadores puede hacerse mecánicamente o eléctricamente, o la influencia de la temperatura. Muy a menudo los condensadores variables se pueden encontrar en el circuito resonante.

Los condensadores se dividen en dos clases – el polares y no polares. Lifetime polar (electrolítico) menos de no polar, que son más dependientes de las condiciones externas, pero, al mismo tiempo, tienen una capacitancia específica más alta.

Como condensadores de almacenamiento de energía – instrumentos no muy exitosas. Tienen una capacidad pequeña y una pequeña densidad específica de la energía almacenada y su tiempo de almacenamiento se mide en segundos, minutos, horas contadas ocasiones. Condensadores han encontrado aplicación principalmente en la electrónica de potencia y la ingeniería eléctrica.

Cálculo del condensador, por regla general, no causa dificultades. Toda la información necesaria sobre los diferentes tipos de condensadores previstos en los manuales técnicos.

ionistory

Estos dispositivos ocupan una posición intermedia entre los condensadores polares y baterías. "Supercapacitores" a veces se llaman. En consecuencia, tienen un gran número de etapas de carga-descarga, la capacidad es mayor que la del condensador, pero un poco menor que la de las baterías pequeñas. tiempo de almacenamiento de energía – hasta varias semanas. Ionistory muy sensible a la temperatura.

Las baterías de energía

baterías electroquímicas se utilizan si desea almacenar una gran cantidad de energía. Es el más adecuado para este dispositivos de plomo-ácido de propósito. Fueron inventadas hace unos 150 años. Y desde entonces, en el dispositivo de la batería no aporta nada nuevo. Hubo una gran cantidad de modelos especializados, la calidad de los componentes, la mejora de la fiabilidad de la batería se incrementa significativamente. Es de destacar que el dispositivo de la batería, creado por diferentes fabricantes para diferentes propósitos difieren sólo en detalles menores.

baterías electroquímicas se clasifican en la tracción y de partida. La tracción se utiliza en el transporte eléctrico, sistemas de alimentación ininterrumpida, las fuentes de alimentación. Para este tipo de baterías se caracterizan por una larga y uniforme de descarga de su gran profundidad. Las baterías de arranque puede dar una corriente de alta en un corto tiempo, pero la descarga profunda para ellos inaceptable.

baterías electroquímicas tienen un número limitado de ciclos de carga-descarga, en promedio, de 250 a 2000. Incluso si ninguna operación fallan al cabo de unos años. baterías electroquímicas son sensibles a la temperatura, requieren un largo tiempo de carga y una estricta observancia de las reglas de operación.

El dispositivo debe ser recargada periódicamente. La carga de la batería está instalada en el vehículo, que se produce en la conducción del generador. En el invierno, esto no es suficiente, una batería fría es malo se hace cargo, y el consumo de energía en el comienzo del motor aumenta. Por lo tanto, es necesario llevar a cabo más cargar la batería en un cargador especial habitación caliente. Uno de los principales inconvenientes de las unidades de plomo-ácido es su gran peso.

Baterías para dispositivos de baja potencia

Si se requiere dispositivos móviles con pesos pequeños, los siguientes tipos seleccionados de baterías recargables son de níquel-cadmio, iones de litio, híbrido metal, polímero iónico. Tienen una capacidad específica más alta, pero el precio es mucho más alto. Se utilizan en los teléfonos móviles, ordenadores portátiles, cámaras y otros dispositivos pequeños. Los diferentes tipos de baterías difieren en sus parámetros: el número de ciclos de carga, durabilidad, capacidad, tamaño, etc …

Las baterías de litio se utilizan en eléctrico de alta potencia y los automóviles híbridos. Son ligeros, de alta capacitancia específica y alta fiabilidad. Al mismo tiempo, las baterías de iones de litio son muy inflamables. La ignición puede ocurrir por un cortocircuito, la deformación mecánica o destrucción del cuerpo, trastornos del modo de carga o una descarga de la batería. Más bien difíciles de extinguir un incendio debido a la alta actividad de litio.

Las baterías son la base de muchos dispositivos. Por ejemplo, el almacenamiento de energía para el teléfono – un compacto paquete de baterías externas, alojado en un robusto, resistente al agua. Se le permite cargar o alimentar el teléfono celular. Potentes dispositivos de almacenamiento de energía móvil son capaces de cobrar todas las cámaras digitales, incluso ordenadores portátiles. En tales dispositivos, conjuntos, típicamente baterías de iones de litio de gran capacidad. almacenamiento de energía para el hogar ni prescindir de las baterías. Pero es mucho más complicados dispositivos. Además de la batería en su composición incluye un cargador de batería, un sistema de control, un inversor. Los dispositivos pueden operar como una red permanente, así como de otras fuentes. La potencia de salida en el medio es 5 kW.

Los agregadores de energía química

Distinguir "combustible" y "sin combustible" tipos de unidades. Se requieren técnicas especiales y equipo de alta tecnología a menudo engorroso. Los procesos utilizados permiten recibir la energía en diferentes formas. Las reacciones termoquímicas pueden tener lugar tanto a baja y a alta temperatura. Componentes para reacciones de alta temperatura se introduce sólo cuando sea necesario para recibir la energía. Antes de eso, se almacenan por separado en diferentes lugares. Componentes para reacciones a baja temperatura son por lo general en un solo recipiente.

El almacenamiento de energía tiempo de funcionamiento del combustible

Este método incluye dos etapas completamente independientes: almacenamiento de energía ( "carga") y su uso ( "descarga"). combustible tradicional por lo general tiene una capacidad de energía específica alta, la posibilidad de almacenamiento a largo plazo, la facilidad de uso. Pero la vida no se detiene. La introducción de la nueva tecnología es muy exigente con el combustible. El problema se resuelve mediante la mejora de los combustibles nuevo, de alta energía existentes y creando.

Amplia introducción de nuevos modelos limitados por la falta de procesos tecnológicos, los residuos, un gran peligro de incendio y explosión en el trabajo, la necesidad de personal altamente calificado, el alto costo de la tecnología.

Sin combustible de almacenamiento de energía química

En esta forma de energía de accionamiento se almacena a través de la conversión de ciertas sustancias químicas en el otro. Por ejemplo, la cal apagada durante el calentamiento se convierte en estado de cal viva. Cuando "descargada" que la energía almacenada se libera en forma de calor y gas. Eso es lo que sucede cuando el apagado de cal del agua. Para iniciar la reacción, por lo general es suficiente para conectar los componentes. En esencia, este tipo de reacción termoquímica sólo tiene lugar a una temperatura de cientos de miles de grados. Por lo tanto, el equipo utilizado es mucho más complicado y costoso.