Все чаще в современном мире стали использоваться такие устройства, как накопители энергии в электроэнергетических системах, транспорте, автономных энергетических установках, бортовом оборудовании, технологической аппаратуре и т.п.
Накопитель энергии – это устройство, которое воспринимает, сохраняет и выделяет энергию для ее использования без преобразования вида. Накопители энергии различаются друг от друга объёмом запасаемой энергии, скоростью её накопления и отдачи, удельной энергоёмкостью, возможными сроками её хранения и другими параметрами, включая надёжность и стоимость изготовления , а также обслуживания. Бесспорно данная технология обладает способностью выравнивать графики нагрузок в сети, обеспечивает бесперебойное снабжение важнейших объектов, выравнивает колебания мощности.
Существует несколько основных направлений, где используется данное устройство: накопление излишней энергии при отсоединении нагрузок и применение ее в интенсивном периоде потребления, преобразование энергии одного вида в другую, обеспечение изменения необходимых характеристик определенного вида энергии.
В общем, такие накопители энергии составляют огромный спектр устройств с различными функциями, каждый из типов которых имеет свои преимущества (энергетические показатели, режимы работы, конструктивные особенности и т.д.). Поэтому тема выбора и использования накопителей является весьма актуальной в современном обществе.
Классификации накопителей энергии:
1. Гидроаккумуляторы – являются одними из самых ранних устройств, применяемых для хранения больших запасов энергии. сосуд, работающий под давлением, который позволяет накапливать энергию сжатого газа или пружины и передавать её в гидросистему потоком жидкости, находящейся под давлением
2. Механические накопители – многие виды этих конструкций отличаются простотой и почти неограниченным сроком хранения накопленной энергии, а также надежностью и большим сроком службы. Механическими накопителями называются устройства для запасания и хранения кинетической или потенциальной энергии с последующей отдачей ее для совершения полезной работы.
3. Кинетические накопители электрической энергии представляют собой механический аккумулятор, который запасает кинетическую энергию во вращении маховика. Для накопления энергии электричество из сети подается на электромотор, разгоняющий маховик. Для выдачи энергии, маховик по инерции продолжает вращение, раскручивая электромотор, который также служит как генератор.
В колебательных накопителях кинетическая энергия накапливается в возвратно-поступательном движении груза за счёт резонанса. При этом энергия должна как подаваться, так и отдаваться порциями, попадая «в такт» с движением груза, такая разработка сразу же усложняет механизм устройства.
В гироскопических накопителях энергия скапливается в виде кинетической энергии крутящегося с большой скоростью маховика. Удельная энергия, которая запасается в каждом килограмме веса маховика, намного выше той, которую можно накопить в килограмме статического груза. Другое преимущество маховика — это то, что можно сразу же передать или принять почти любую мощность.
Механические накопители с использованием сил упругости обладают очень большой удельной ёмкостью запасаемой энергии. Из механических накопителей он обладает наибольшей энергоемкостью для устройств с габаритами в несколько сантиметров. Большие маховики с очень высокой скоростью вращения имеют гораздо большую энергоемкость, но они очень уязвимы от внешних факторов и имеют меньшее время хранения энергии.
Накопители электрической энергии на основе сжатого воздуха. В этом классе устройств энергия накапливается за счёт упругости сжатого газа. При избытке энергии компрессор закачивает газ в баллон. Когда требуется использовать запасённую энергию, сжатый газ подаётся в турбину, которая выполняет необходимую механическую работу или начинает вращать электрогенератор. Вместо турбины можно использовать поршневой двигатель, который более эффективен при небольших мощностях. Практически каждый современный промышленный компрессор оснащён подобным аккумулятором — ресивером. Чем больше давление воздуха, тем большую энергию можно запасти в том же объеме. Неоспоримым преимуществом является большая величина энергетических потоков, а минусом – необходимость использования для подогрева природный газ, что не очень хорошо сказывается на экологии.
4. Индуктивные накопители. Сверхпроводящий индуктивный накопитель (СПИН) – устройство, которое накапливает энергию в магнитном поле катушки, где ток циркулирует без потерь. Метод аккумулирования электрической энергии с помощью СПИН отличается безвредностью по отношению к экологии: отсутствие химических веществ и реакций, отходов. Главное преимущество данного накопителя – быстродействие (единица мс), которое очень важно при самых внезапных авариях в энергосистеме.
Рассмотренные типы накопителей и области их применения весьма разнообразны. Из этого можно сделать вывод о том, что рекомендовать какую-либо аккумулирующую систему для всех типов энергоустановок невозможно. Тем не менее, можно сформулировать некоторые требования и ограничения, которые облегчат проектировщику проблему выбора накопителя системы. Если, например, необходимо проектировать систему с большими мощностями, то для регулирования энергетических потоков лучше использовать ГАЭС или НЭСВ, которые несомненно лучше справятся с этой задачей, нежели дорогие и маломощные электрохимические накопители. А водородный цикл целесообразно применять в системах с большой энергоемкостью при малой мощности. И, наконец, в сложных системах с различными требованиями могут быть применены гибридные накопители электрической энергии (суперконденсаторы), включающие в себя комбинации различных технологий, объединенные единой системой преобразования и управления.
Библиографический список
- Механические накопители энергии / Spravochnick.ru. URL: https://spravochnick.ru/fizika/mehanicheskie_nakopiteli_energii/
- Большая российская энциклопедия / Bigenc.ru. URL: https://bigenc.ru/technology_and_technique/text/2246533
- Портал «Альтернативная энергия» / /Altenergiya.ru. URL: https://altenergiya.ru/accumulator/kak-nakopit-i-soxranit-energiyu
Количество просмотров публикации: Please wait