Što su uređaji za pohranu energije?

Koncepti racionalne potrošnje energije postaju sve relevantniji u odnosu na opću pozadinu tehnološkog razvoja. To je zbog činjenice da je energetska učinkovitost kao takva prešla iz kategorije dodatnih i često ekskluzivnih svojstava u rang jedne od ključnih potrošačkih karakteristika proizvoda. Dovoljno je prisjetiti se najjednostavnijih baterija koje se koriste u digitalnoj tehnologiji, električnoj opremi, opremi za električni alat, itd. Postoje veće primjene sustava za pohranu energije, za koje je ekonomičnost potrošnje energije posebno važna. I ovaj zahtjev odgovara specijaliziranim proizvođačima koji proizvode energetske pogone s poboljšanim performansama.

Opće informacije o spremanju energije

U prirodi postoje mnogi trajni i neiscrpni izvori energije koji služe različitim potrebama čovječanstva. No, za njegovu konačnu uporabu, ona mora proći kroz mnoge faze obrade i akumulacije. Ovu funkciju obavljaju elektrane i podstanice. Popis njihovih neposrednih zadataka uključuje stvaranje energije s prihvatljivim karakteristikama za uporabu, kao i njezinu pretvorbu i distribuciju. Glavna infrastruktura za opskrbu energijom stambenih zgrada, industrijskih postrojenja, inženjerske opreme i drugih odgovornih potrošača provodi se kroz fiksne električne mreže. Oni pružaju stalnu opskrbu, ali danas postoji stalni porast potražnje za autonomnom opremom, uređajima i električnim uređajima. Posebno za ove potrošače koristi se kapacitivni uređaj za skladištenje energije koji je neovisan izvor napajanja ali uvjetno, u određenim intervalima, također bi se trebala naplaćivati ​​sama od istih fiksnih mreža. Najjednostavniji primjer takvog pogona je telefonska baterija. Na primjer, element Li-Ion može imati kapacitet od oko 2000-3000 mAh. To će biti dovoljno za nekoliko sati ili dana autonomnog rada servisiranog uređaja, ovisno o modelu. Ali nakon što je ovaj volumen iscrpljen, baterija mora biti priključena na 220 V utičnicu za oporavak.

Mehanički pogoni

Ova kategorija pogona ima najdužu povijest postojanja. Za ilustraciju takvih naprava mogu se navesti kao primjer gravitacijski sustavi. Danas se gotovo nikada ne koriste, ali prethodno su široko rasprostranjena nadzemna vrata s protutežima. Oni koriste energiju tereta, koja se akumulira iu pravom trenutku vraća u jednom ili drugom obliku - ovisi o konstrukcijskoj izvedbi pogona. Osim uobičajene robe, tekućina djeluje kao aktivni akumulirajući element. Prednosti takvih sustava uključuju strukturnu fleksibilnost. Inženjeri su mogli koristiti opsežnu mrežu cjevovoda, kroz koje je voda davala energiju pripadajućim spremnicima. U naše vrijeme takvi uređaji za pohranu energije prikazani su u obliku pumpnih stanica. Istina, uređaji za skladištenje tekućina karakterizira kratko vrijeme skladištenja, jer voda isparava i zahtijeva redovito ažuriranje.

Kinetički pogoni

Ova skupina uglavnom je predstavljena oscilatornim mehanizmima u kojima se akumulacijski proces ostvaruje uz pomoć klipnih, rotacijskih ili linearnih gibanja istog opterećenja. Značajka takvih struktura je da će, ako je potrebno, povrat energije također biti proveden ne kontinuirano, već u serijama - u ciklusima. Klasičan primjer kinetičkog pogona je mehanički sat. U ovom slučaju, "naboj" se proizvodi pomoću mehanizma postrojenja, nakon čega slijedi postupno oslobađanje energije iz klatna opruge. Modernija interpretacija kinetičkih mehanizama je žiroskopska baterija. Skladištenje energije u ovom slučaju temelji se na rotirajućem zamašnjaku s funkcijom šoka. Takvi se sustavi koriste u hidrauličkoj i pneumatskoj tehnologiji.

Akumulatori topline

S tehnološke točke gledišta, ovo je najjednostavniji primjer akumulacije energije, s procesima u kojima se osoba nalazi posvuda. Metalna ograda, zagrijavana pod izravnim sunčevim zrakama, već postaje akumulator topline, budući da je zadržava u svojoj strukturi. Ostali materijali mogu također djelovati kao akumulatori topline. Učinkovitost njihovog rada u ovoj kvaliteti ovisit će o specifičnom i volumetrijskom toplinskom kapacitetu. Na primjer toplinski kapacitet vode iznosi 4,2 kJ, a za čelik je mali - samo 0,46 kJ. Ipak, kada je riječ o ciljanoj akumulaciji, češće se koristi metalno skladištenje toplinske energije ili nafte. Ta je odluka opravdana željom za optimizacijom dizajna. Moderni konvektori i radijatori uglavnom su izrađeni od čelika i aluminija. Opet, neki modeli su ispunjeni profitabilnijim materijalima u smislu zadržavanja topline.

Spremište električne energije

Najmasovniji oblik energije je električna energija. Stoga se ova kategorija razvija najaktivnije, nudeći nova i naprednija rješenja. U ovom trenutku najčešća baterija je radiokondenzator. Karakterizira ga visoka brzina trzanja i skladištenja energije, bez ograničavanja radnih procesa na uvjete okoliša. Na primjer, većina modela može se koristiti u uvjetima povišenih ili ekstremno niskih temperatura. I opet, kako bi se optimizirali uređaji za skladištenje električne energije, pune se posebne elektrolitičke ćelije s visokim specifičnim kapacitetom.

Skladištenje kemikalija

U procesu takvih pogona dolazi do kemijske reakcije. Izvor energije u ovom slučaju bit će organizacija uvjeta za ovu reakciju i osiguranje aktivnosti uključenih komponenti. Štoviše, izlaz može oblikovati različite vrste energije. Na primjer, vodik se može ispustiti iz vode tijekom izravne elektrolize. Najčešće kod takvih metoda akumulacije to je gorivo koje se oslobađa. Može se transformirati unutar kompleksa, čime se osigurava kemijska reakcija ili prenosi na potrošača u izvornom obliku. Stoga uređaji za pohranu energije mogu djelovati kao pretvarači, iako takvo širenje funkcija tehnički komplicira sustav.

Elektrokemijski pogoni

Ova vrsta pogona, kao što ime implicira, je kombinacija ili hibrid. Budući da se kemijske reakcije odlikuju visokim stupnjem učinkovitosti i niskom cijenom, one se logično kombiniraju s zadatkom generiranja najtraženije vrste energije - električne energije. Aktivni element u takvim uređajima je elektrolit. Konkretno, uređaj za pohranjivanje energije za telefon obično je načinjen na bazi litij-ionskih ili litij-polimernih elemenata. Isto vrijedi i za baterije za električne alate. Prema karakteristikama to su prilično profitabilne baterije, karakterizirane pristojnim performansama, velikim kapacitetom i malom veličinom. No, elektrokemijske baterije imaju ograničen broj ciklusa punjenja i pražnjenja, što je njihov glavni nedostatak.

Suvremena rješenja

Napredne high-tech tvrtke promiču smjer kapacitivnih baterija. Na primjer, Teslini inženjeri stvorili su blok Powerwall od 122 kg, temeljen na istim litij-ionskim baterijama. Ova jedinica je modularna i može pohraniti oko 13,5 kWh. Sličan razvoj nudi i LG. Primjerice, Chem RESU sustav ima oko 10 kWh, ali u drugim performansama nije niži od Tesla jedinice. Ova baterija je univerzalni uređaj za pohranu energije koji se može koristiti iu svakodnevnom životu iu industriji za proizvodnju. Glavna stvar je da snaga zadovoljava zahtjeve za potrošnim sustavima.

zaključak

U segmentu skladištenja energije postoje i različiti pravci tehnološkog razvoja. One ujedinjuju samo jednu stvar - ispunjavanje zahtjeva krajnjih potrošača. Na primjer, pogoni električna energija za malu opremu i opremu moraju zadovoljiti zahtjeve pouzdanosti i pouzdanosti. Široko tržište za digitalnu tehnologiju vjerojatno će se usredotočiti na veličine kompaktnih pogona i povećati njihov kapacitet. Očigledno je da nije lako kombinirati sve navedene kvalitete u jednom uređaju, tako da programeri i dalje nastoje svoje proizvode usmjeriti na određena područja primjene.