Асуулт байна: "Тухайн нөхцөлд эрчим хүч хадгалах ямар аргыг илүүд үзэх вэ?". Жишээлбэл, нар, салхины суурилуулалтаар тоноглогдсон хувийн байшин эсвэл зуслангийн байшинд эрчим хүч хадгалах ямар аргыг сонгох вэ? Мэдээжийн хэрэг, энэ тохиолдолд хэн ч том шахуургатай агуулах станц барихгүй, гэхдээ 10 метр өндөрт өргөх том сав суурилуулах боломжтой. Гэхдээ ийм суурилуулалт нь нарны гэрэл байхгүй үед байнгын цахилгаан хангамжийг хангахад хангалттай байх уу?

Гарч буй асуултуудад хариулахын тулд батерейг үнэлэх зарим шалгуурыг боловсруулах шаардлагатай. объектив үнэлгээ. Үүнийг хийхийн тулд та тоон тооцоог авах боломжийг олгодог хөтөчийн янз бүрийн параметрүүдийг анхаарч үзэх хэрэгтэй.

Хүчин чадал эсвэл хуримтлагдсан цэнэг үү?

Автомашины батерейны тухай ярих эсвэл бичихдээ тэд батерейны багтаамж гэж нэрлэгддэг утгыг ихэвчлэн ампер-цагаар (жижиг батерейны хувьд - миллиампер-цаг) илэрхийлдэг. Гэхдээ хатуухан хэлэхэд ампер-цаг нь хүчин чадлын нэгж биш юм. Цахилгааны онолын хувьд багтаамжийг фарадаар хэмждэг. Мөн ампер-цаг бол цэнэгийн хэмжих нэгж юм! Өөрөөр хэлбэл, хуримтлагдсан цэнэгийг батерейны шинж чанар гэж үзэх ёстой (мөн ингэж нэрлэдэг).

Физикийн хувьд цэнэгийг кулоноор хэмждэг. Кулон гэдэг нь нэг секундын дотор 1 ампер гүйдлээр дамжуулагчаар дамжих цэнэгийн хэмжээ юм. 1 С/с нь 1 А-тай тэнцүү тул цагийг секунд болгон хөрвүүлснээр нэг ампер-цаг нь 3600 С-тэй тэнцүү болохыг олж мэднэ.

Кулоны тодорхойлолтоос ч гэсэн цэнэг нь тодорхой процессыг, тухайлбал дамжуулагчаар дамжин өнгөрөх гүйдлийн үйл явцыг тодорхойлдог болохыг тэмдэглэх нь зүйтэй. Өөр хэмжигдэхүүний нэрнээс ч мөн адил зүйл гарч ирдэг: нэг ампер-цаг гэдэг нь нэг амперийн гүйдэл нэг цагийн турш дамжуулагчаар урсах явдал юм.

Өнгөц харахад энд ямар нэгэн зөрчил байгаа юм шиг санагдаж магадгүй юм. Эцсийн эцэст, хэрэв бид эрчим хүчний хэмнэлтийн тухай ярьж байгаа бол физикийн joule нь энергийн хэмжилтийн нэгж учраас аливаа батерейнд хуримтлагдсан энергийг жоулаар хэмжих ёстой. Гэхдээ дамжуулагчийн гүйдэл нь дамжуулагчийн төгсгөлд боломжит зөрүүтэй, өөрөөр хэлбэл дамжуулагч руу хүчдэл өгөх үед л үүсдэг гэдгийг санаарай. Хэрэв зайны терминал дээрх хүчдэл 1 вольт бөгөөд нэг ампер цагийн цэнэг дамжуулагчаар урсаж байвал батерей нь 1 В · 1 Ah = 1 Вт цаг энерги өгсөн болохыг олж мэднэ.

Тиймээс батерейны хувьд хуримтлагдсан энерги (хадгалагдсан эрчим хүч) эсвэл хуримтлагдсан (хадгалагдсан) цэнэгийн талаар ярих нь илүү зөв юм. Гэсэн хэдий ч "батерейны багтаамж" гэсэн нэр томъёо өргөн тархсан бөгөөд ямар нэгэн байдлаар илүү танил болсон тул бид үүнийг ашиглах болно, гэхдээ зарим тодруулгатайгаар бид эрчим хүчний багтаамжийн талаар ярих болно.

Эрчим хүчний багтаамж - зөвшөөрөгдөх хамгийн бага утга хүртэл цэнэггүй бол бүрэн цэнэглэгдсэн батерейгаас ялгарах энерги.

Энэ үзэл баримтлалыг ашиглан бид эрчим хүчний багтаамжийг ойролцоогоор тооцоолж, харьцуулахыг хичээх болно янз бүрийн төрөлэрчим хүч хадгалах төхөөрөмж.

Химийн батерейны эрчим хүчний багтаамж

1 Ah-ийн заасан хүчин чадалтай (цэнэг) бүрэн цэнэглэгдсэн цахилгаан батерей нь онолын хувьд нэг цагийн турш 1 ампер гүйдэл дамжуулах чадвартай (эсвэл жишээлбэл, 0.1 цагийн турш 10 А, 10 цагийн турш 0.1 А) . Гэхдээ батерейны цэнэгийн хэт их гүйдэл нь эрчим хүчний үр ашиг багатай бөгөөд энэ нь ийм гүйдэлтэй ажиллах хугацааг шугаман бусаар багасгаж, хэт халалтанд хүргэдэг. Практикт батерейны хүчин чадлыг эцсийн хүчдэл хүртэлх 20 цагийн цэнэгийн мөчлөгт үндэслэн тооцдог.

Машины батерейны хувьд энэ нь 10.8 В. Жишээлбэл, батерейны шошгон дээрх "55 Ah" гэсэн бичээс нь 2.75 амперийн гүйдлийг 20 цагийн турш дамжуулах чадвартай бөгөөд терминал дээрх хүчдэл 10.8 IN-ээс доош буухгүй гэсэн үг юм. .

Зай үйлдвэрлэгчид ихэвчлэн зааж өгдөг техникийн үзүүлэлтүүдТэдний бүтээгдэхүүний хувьд хадгалсан энергийг Wh (Wh), харин мАч (mAh) -д хадгалсан цэнэг биш, энэ нь ерөнхийдөө зөв биш юм. Хадгалагдсан цэнэгээс хуримтлагдсан энергийг тооцоол ерөнхий тохиолдолхялбар биш: энэ нь цэнэггүй болсон бүх хугацаанд батерейгаар тэжээгддэг агшин зуурын хүчийг нэгтгэхийг шаарддаг. Хэрэв илүү нарийвчлал шаардагдахгүй бол нэгтгэхийн оронд та хүчдэл ба гүйдлийн хэрэглээний дундаж утгыг ашиглаж, дараах томъёог ашиглаж болно.

1 Wh = 1 V 1 Ah.

Өөрөөр хэлбэл, хадгалсан энерги (Wh) нь хадгалсан цэнэгийн бүтээгдэхүүн (Ах) ба дундаж хүчдэлийн (вольтоор) ойролцоогоор тэнцүү байна. Э = q · У. Жишээлбэл, 12 вольтын батерейны хүчин чадал (ердийн утгаараа) 60 Ah гэж заасан бол хуримтлагдсан эрчим хүч, өөрөөр хэлбэл түүний эрчим хүчний багтаамж нь 720 Вт цаг болно.

Таталцлын энерги хадгалах төхөөрөмжийн эрчим хүчний багтаамж

Физикийн аль ч сурах бичгээс m масстай биеийг h өндөрт өргөхөд ямар нэгэн F хүчний гүйцэтгэсэн А ажлыг A = m g h томьёогоор тооцдог бөгөөд g нь хурдатгал гэдгийг уншиж болно. чөлөөт уналт. Энэ томъёо нь бие удаан хөдөлж, үрэлтийн хүчийг үл тоомсорлож болох тохиолдолд явагдана. Таталцлын эсрэг ажиллах нь биеийг хэрхэн өргөхөөс хамаардаггүй: босоо чиглэлд (цагны жин гэх мэт), налуу хавтгай дагуу (уул өөд чарга татах гэх мэт) эсвэл өөр аргаар.

Бүх тохиолдолд ажил A = m · g · h. Биеийг анхны түвшинд нь буулгах үед таталцлын хүч нь биеийг өргөхөд F хүч зарцуулсантай ижил ажлыг гүйцэтгэнэ. Энэ нь биеийг өргөхдөө бид m · g · h-тэй тэнцэх ажлыг хуримтлуулсан гэсэн үг юм, өөрөөр хэлбэл, өргөгдсөн бие нь энэ биед үйлчлэх таталцлын хүчний үржвэртэй тэнцүү энергитэй бөгөөд түүнийг өргөх өндөртэй тэнцүү байна. Энэ энерги нь өсөлт явагдсан замаас хамаардаггүй бөгөөд зөвхөн биеийн байрлалаар (түүний өргөгдсөн өндөр эсвэл биеийн эхний ба эцсийн байрлалын хоорондох өндрийн зөрүү) тодорхойлогддог. потенциал энерги гэж нэрлэдэг.

Энэ томьёог ашиглан газрын түвшнээс 10 метрийн өндөрт (эсвэл гидрогенераторын турбины түвшнээс) дээш өргөгдсөн 1000 литрийн багтаамжтай сав руу шахаж буй усны массын эрчим хүчний багтаамжийг тооцоолъё. Танк нь 1 м ирмэгийн урттай шоо хэлбэртэй байна гэж үзье. Дараа нь Ландсбергийн сурах бичигт А = 1000 кг · (9,8 м/с2) · 10,5 м = 102900 кг · м2/ байна. s2. Харин 1 кг м2/с2 нь 1 жоультэй тэнцүү бөгөөд ватт цаг руу хөрвүүлснээр бид ердөө 28.583 ватт цаг авдаг. Өөрөөр хэлбэл, ердийн 720 ватт-цаг цахилгаан батерейны хүчин чадалтай тэнцэх эрчим хүчний багтаамжийг авахын тулд савны усны хэмжээг 25.2 дахин нэмэгдүүлэх шаардлагатай.

Танк нь ойролцоогоор 3 метр хавирганы урттай байх шаардлагатай. Үүний зэрэгцээ түүний эрчим хүчний хүчин чадал 845 ватт-цагтай тэнцэх болно. Энэ нь нэг батерейны багтаамжаас илүү боловч угсралтын хэмжээ нь ердийн хар тугалга-цайрын машины батерейны хэмжээнээс хамаагүй том юм. Энэхүү харьцуулалт нь системд хуримтлагдсан энергийг бус харин тухайн системийн масс эсвэл эзэлхүүнтэй нь уялдуулан авч үзэх нь утга учиртай болохыг харуулж байна.

Эрчим хүчний тусгай хүчин чадал

Тиймээс бид эрчим хүчний багтаамжийг хадгалах төхөөрөмжийн масс эсвэл эзэлхүүнтэй, эсвэл тээвэрлэгч өөрөө, жишээлбэл, саванд цутгасан устай харьцуулахыг зөвлөж байна гэсэн дүгнэлтэд хүрсэн. Энэ төрлийн хоёр үзүүлэлтийг авч үзэж болно.

Бид массын хувийн энергийн багтаамжийг хадгалах төхөөрөмжийн энергийн багтаамжийг энэ хадгалах төхөөрөмжийн массад хуваасан гэж нэрлэх болно.

Эзлэхүүний хувийн эрчим хүчний багтаамж нь хадгалах төхөөрөмжийн эрчим хүчний багтаамжийг энэ хадгалах төхөөрөмжийн эзлэхүүнд хуваасан байх болно.

Жишээ. 12 вольтын хүчин чадалтай Panasonic LC-X1265P хар тугалганы хүчлийн зай нь 65 ампер цагийн цэнэгтэй, 20 кг жинтэй. ба хэмжээс (LxWxH) 350 · 166 · 175 мм. t = 20 С температурт түүний үйлчилгээний хугацаа 10 жил байна. Тиймээс түүний массын хувийн эрчим хүчний эрчим нь килограмм тутамд 65 · 12/20 = 39 ватт-цаг, эзлэхүүний хувийн эрчим хүчний эрчим нь 65 · 12 / (3.5 · 1.66 · 1.75) = 76.7 ватт-цаг/куб дециметр буюу шоо метр тутамд 0.0767 кВт.ц.

Өмнөх хэсэгт авч үзсэн 1000 литрийн багтаамжтай усны сав дээр суурилсан таталцлын энерги хадгалах төхөөрөмжийн хувьд массын эрчим хүчний хувийн эрчим нь ердөө 28.583 ватт-цаг/1000 кг = 0.0286 Вт/кг байх бөгөөд энэ нь 1363 дахин бага байна. хар тугалга-цайрын батерейны массын энергийн эрчмээс . Хэдийгээр таталцлын хадгалалтын төхөөрөмжийн ашиглалтын хугацаа нэлээд урт байж болох ч практик талаас харахад сав нь цэнэглэдэг батерейгаас хамаагүй бага юм шиг санагдаж, эрчим хүч хадгалах төхөөрөмжийн хэд хэдэн жишээг авч үзье эрчим.

Дулааны аккумляторын эрчим хүчний багтаамж

Дулааны багтаамж гэдэг нь биеийг 1 ° C-аар халаахад шингээх дулааны хэмжээ юм. Дулааны багтаамж нь аль тоон нэгжид хамаарахаас хамааран масс, эзэлхүүн, молийн дулааны багтаамжийг ялгадаг.

Массын хувийн дулаан багтаамж, өөрөөр хэлбэл энгийн дулааны багтаамж гэдэг нь тухайн бодисыг нэгж температурт халаахын тулд нэгж массад нэмэх шаардлагатай дулааны хэмжээ юм. SI-д энэ нь келвин тутамд килограммаар хуваагдсан жоульаар хэмжигддэг (J kg−1 K−1).

Эзлэхүүн дулааны багтаамж гэдэг нь тухайн бодисыг нэгж температурт халаахын тулд нэгж эзэлхүүнийг хангах шаардлагатай дулааны хэмжээ юм. SI-д энэ нь келвин тутамд куб метр тутамд жоуль (J m−3 K−1)-ээр хэмжигддэг.

Молийн дулаан багтаамж гэдэг нь 1 моль бодисыг нэгж температурт халаахад шаардагдах дулааны хэмжээ юм. SI-д энэ нь келвин тутамд ноогдох жоуль (J/(моль К))-ээр хэмжигддэг.

Мэнгэ нь Олон улсын нэгжийн систем дэх бодисын хэмжээг хэмжих нэгж юм. Моль гэдэг нь 0.012 кг жинтэй нүүрстөрөгч-12 дахь атомуудтай ижил тооны бүтцийн элемент агуулсан систем дэх бодисын хэмжээг хэлнэ.

Тусгай дулаан багтаамж нь бодисын температур болон бусад термодинамик үзүүлэлтүүдэд нөлөөлдөг. Жишээлбэл, усны тодорхой дулааны багтаамжийг хэмжих нь өгөх болно өөр өөр үр дүн 20 ° C ба 60 ° C температурт. Үүнээс гадна дулааны хувийн багтаамж нь тухайн бодисын термодинамик параметрүүд (даралт, эзэлхүүн гэх мэт) хэрхэн өөрчлөгдөхийг зөвшөөрдөг; жишээлбэл, тогтмол даралт (CP) ба тогтмол эзэлхүүн дэх (CV) дулааны хувийн багтаамж нь ерөнхийдөө ялгаатай байдаг.

Нэг бодисыг нэгтгэх төлөвөөс нөгөөд шилжүүлэх нь бодис бүрийн хувирлын тодорхой температурын температурын температурын огцом өөрчлөлт дагалддаг - хайлах цэг (шилжилт). хатуушингэн рүү), буцлах цэг (шингэнийг хий рүү шилжүүлэх) ба үүний дагуу урвуу өөрчлөлтийн температур: хөлдөх ба конденсац.

Олон бодисын дулааны тусгай багтаамжийг ихэвчлэн тогтмол даралттай процессын хувьд лавлах номонд өгсөн болно. Жишээлбэл, шингэн усны хувийн дулааны багтаамж хэвийн нөхцөл- 4200 Ж/(кг К); мөс - 2100 Ж/(кг К).

Үзүүлсэн өгөгдөл дээр үндэслэн та усны дулааны аккумляторын дулааны багтаамжийг тооцоолохыг оролдож болно (хийсвэр). Түүний доторх усны массыг 1000 кг (литр) гэж үзье. Бид үүнийг 80 ° C хүртэл халааж, 30 ° C хүртэл хөргөх хүртэл дулааныг өгнө. Хэрэв та дулааны багтаамж өөр өөр байдаг талаар санаа зовохгүй бол өөр өөр температур, дулааны аккумлятор нь 4200 * 1000 * 50 Ж дулаан ялгаруулна гэж бид үзэж болно. Өөрөөр хэлбэл, ийм дулааны аккумляторын эрчим хүчний хүчин чадал нь 210 мегажоуль буюу 58.333 киловатт-цаг эрчим хүч юм.

Хэрэв бид энэ утгыг ердийн машины батерейны эрчим хүчний цэнэгтэй (720 ватт-цаг) харьцуулж үзвэл дулааны аккумляторын эрчим хүчний багтаамж нь ойролцоогоор 810 цахилгаан батерейны эрчим хүчний багтаамжтай тэнцүү байна.

Ийм дулааны аккумляторын тусгай массын энергийн эрчим (халасан ус хадгалах савны масс, дулаан тусгаарлагчийн массыг тооцохгүйгээр) 58.3 кВт.ц / 1000 кг = 58.3 Вт.ц / кг байна. Энэ нь дээр дурдсанчлан хар тугалга-цайрын батерейны массын эрчим хүчний эрчмээс 39 Вт.ц / кг-тай тэнцүү байна.

Тооцооллын дагуу дулааны аккумлятор нь эзэлхүүний хувийн эрчим хүчний багтаамжийн хувьд ердийн машины батерейтай харьцуулж болохуйц байдаг, учир нь нэг килограмм ус нь эзэлхүүний дециметр тул түүний эзэлхүүний хувийн эрчим хүчний багтаамж нь мөн 76.7 Вт цаг / кг-тай тэнцүү байна. хар тугалганы хүчлийн батерейны эзэлхүүний хувийн дулаан багтаамжтай яг таарч байна. Үнэн бол дулааны аккумляторыг тооцоолохдоо бид зөвхөн усны эзэлхүүнийг харгалзан үзсэн боловч савны эзэлхүүн, дулаан тусгаарлалтыг харгалзан үзэх шаардлагатай. Гэхдээ ямар ч тохиолдолд таталцлын хүчийг хадгалах төхөөрөмж шиг алдагдал нь тийм ч их биш байх болно.

Бусад төрлийн эрчим хүч хадгалах төхөөрөмж

"Эрчим хүч хадгалах төхөөрөмж (аккумлятор) -ын тойм" нийтлэлд зарим эрчим хүч хадгалах төхөөрөмжийн эрчим хүчний тодорхой эрчим хүчний тооцоог оруулсан болно. Тэндээс хэдэн жишээ авъя

Конденсаторын хадгалалт

1 F-ийн конденсаторын багтаамжтай, 250 В хүчдэлтэй үед хуримтлагдсан энерги нь: E = CU2 /2 = 1 ∙ 2502 /2 = 31.25 кЖ ~ 8.69 Вт цаг байна. Хэрэв та электролитийн конденсатор ашигладаг бол жин нь 120 кг байж болно. Хадгалах төхөөрөмжийн хувийн энерги нь 0.26 кЖ/кг буюу 0.072 Вт/кг байна. Ашиглалтын явцад хөтөч нь нэг цагийн турш 9 Вт-аас ихгүй ачаалал өгөх боломжтой. Электролитийн конденсаторын ашиглалтын хугацаа 20 жил хүрч болно. Эрчим хүчний нягтралын хувьд ионисторууд нь химийн батерейтай ойролцоо байдаг. Давуу тал: Хуримтлагдсан эрчим хүчийг богино хугацаанд ашиглах боломжтой.

Хүндийн хүчний хөтөч төрлийн аккумляторууд

Эхлээд бид 2000 кг жинтэй биеийг 5 м өндөрт өргөдөг Дараа нь таталцлын нөлөөгөөр биеийг доошлуулж, цахилгаан үүсгүүрийг эргүүлнэ. E = mgh ~ 2000 ∙ 10 ∙ 5 = 100 кЖ ~ 27.8 Вт цаг. Эрчим хүчний хувийн хүчин чадал 0.0138 Вт ц/кг. Ашиглалтын явцад хөтөч нь нэг цагийн турш 28 Вт-аас ихгүй ачаалал өгөх боломжтой. Хөтөчийн ашиглалтын хугацаа 20 жил ба түүнээс дээш байж болно.

Давуу тал:хуримтлагдсан энергийг богино хугацаанд ашиглах боломжтой.

Flywheel

Flywheel-д хуримтлагдсан энергийг E = 0.5 J w2 томъёог ашиглан олж болно, J нь эргэдэг биеийн инерцийн момент юм. R радиус, H өндөртэй цилиндрийн хувьд:

J = 0.5 p r R4 H

Энд r нь цилиндрийг хийсэн материалын нягт юм.

Flywheel Vmax-ийн захын шугаман хурдыг хязгаарлах (гангийн хувьд ойролцоогоор 200 м/с).

Vmax = wmax R эсвэл wmax = Vmax /R

Дараа нь Emax = 0.5 J w2max = 0.25 p r R2 H V2max = 0.25 M V2max.

Тодорхой энерги нь: Emax /M = 0.25 V2max байх болно

Ган цилиндр хэлбэртэй нисдэг дугуйны хувьд хамгийн их хувийн энергийн агууламж ойролцоогоор 10 кЖ/кг байна. 100 кг жинтэй нисдэг дугуйны хувьд (R = 0.2 м, H = 0.1 м) хамгийн их хуримтлагдсан энерги нь 0.25 ∙ 3.14 ∙ 8000 ∙ 0.22 ∙ 0.1 ∙ 2002 ~ 127.0 кВт байж болно. Ашиглалтын явцад хөтөч нь нэг цагийн турш 280 Вт-аас ихгүй ачаалал өгөх боломжтой. Flywheel-ийн ашиглалтын хугацаа 20 жил ба түүнээс дээш байж болно. Давуу тал: хуримтлагдсан энергийг богино хугацаанд ашиглах, гүйцэтгэлийг мэдэгдэхүйц сайжруулах боломжтой.

Супер нисдэг дугуй

Загварын онцлогоос шалтгаалан супер нисдэг дугуй нь ердийн нисдэг дугуйнаас ялгаатай нь онолын хувьд нэг кг жинд 500 Вт цаг хүртэл хадгалах боломжтой. Гэсэн хэдий ч зарим шалтгааны улмаас superflywheels-ийн хөгжил зогссон.

Пневматик аккумлятор

50 атмосферийн даралттай агаарыг 1 м3 багтаамжтай ган саванд шахдаг. Энэ даралтыг тэсвэрлэхийн тулд савны хана нь ойролцоогоор 5 мм зузаантай байх ёстой. Ажлыг гүйцэтгэхийн тулд шахсан агаарыг ашигладаг. Изотермийн процесст агаар мандалд тэлэх үед идеал хийн гүйцэтгэсэн А ажлыг дараахь томъёогоор тодорхойлно.

A = (M / м) ∙ R ∙ T ∙ ln (V2 / V1)

Энд M нь хийн масс, m нь хийн молийн масс, R нь бүх нийтийн хийн тогтмол, T нь үнэмлэхүй температур, V1 нь хийн анхны эзэлхүүн, V2 нь хийн эцсийн эзэлхүүн юм. Хадгалах төхөөрөмж V2 / V1 = 50, R = 8.31 J / (моль градус), T = 293 0K, M / Энэ хэрэгжилтийн хувьд идеал хийн төлөвийн тэгшитгэлийг харгалзан (P1 ∙ V1 = P2 ∙ V2) м ~ 50: 0.0224 ~ 2232, өргөтгөлийн үеийн хийн ажил 2232 ∙ 8.31 ∙ 293 ∙ ln 50 ~ 20 MJ ~ 5.56 кВт · нэг мөчлөгт цаг. Хөтөчийн жин ойролцоогоор 250 кг байна. Тодорхой энерги нь 80 кЖ/кг болно. Ашиглалтын явцад хийн хадгалах төхөөрөмж нь нэг цагийн турш 5.5 кВт-аас ихгүй ачааллыг хангаж чадна. Пневматик аккумляторын ашиглалтын хугацаа 20 жил ба түүнээс дээш байж болно.

Давуу талууд: агуулахын савыг газар доор байрлуулж, стандарт хийн цилиндрийг шаардлагатай хэмжээгээр зохих тоног төхөөрөмжөөр усан сан болгон ашиглаж болно, салхины хөдөлгүүр ашиглах үед компрессорын насосыг шууд жолоодох боломжтой, нэлээд олон тооны шахсан агаарын энергийг шууд ашигладаг төхөөрөмж.

Зарим эрчим хүч хадгалах төхөөрөмжүүдийн харьцуулсан хүснэгт

Дээр олж авсан эрчим хүчний хадгалалтын бүх параметрүүдийг нэгтгэн хүснэгтэд нэгтгэн харуулъя. Гэхдээ эхлээд эрчим хүчний тодорхой эрч хүч нь хадгалах төхөөрөмжийг ердийн түлштэй харьцуулах боломжийг олгодог гэдгийг анхаарна уу.

Түлшний гол шинж чанар нь түүний шаталтын дулаан, i.e. бүрэн шаталтын үед ялгарах дулааны хэмжээ. Шаталтын хувийн дулаан (МЖ/кг) ба эзэлхүүний дулаан (МЖ/м3) хоёрын хооронд ялгаа бий. MJ-г кВт цаг болгон хөрвүүлснээр бид дараахь зүйлийг авна.

Түлш Эрчим хүчний хүчин чадал (кВт.цаг/кг) Түлээ 2.33-4.32 Шатдаг занар 2.33 – 5.82 Хүлэр 2.33 – 4.66 Бор нүүрс 2.92 -5.82 Чулуун нүүрс ойролцоогоор. 8.15 Антрацит 9.08 – 9.32 Тос 11.63 Бензин 12.8 кВт.ц/кг, 9.08 кВт.цаг/литр

Бидний харж байгаагаар түлшний эрчим хүчний тодорхой эрчим хүч нь эрчим хүч хадгалах төхөөрөмжүүдийн эрчим хүчний эрчим хүчээс ихээхэн давж гардаг. Дизель генераторыг ихэвчлэн нөөц эрчим хүчний эх үүсвэр болгон ашигладаг тул бид эцсийн хүснэгтэд дизель түлшний эрчим хүчний эрчим хүчийг 42624 кЖ/кг буюу 11.84 кВт-цаг/кг-тай тэнцүүлэх болно. Харьцуулахын тулд байгалийн хий, устөрөгчийг нэмье, учир нь сүүлийнх нь эрчим хүч хадгалах төхөөрөмжийг бий болгох үндэс суурь болж чадна.

Савласан хийн (пропан-бутан) тусгай массын энергийн эрчим нь 36 мЖ/кг байна. буюу 10 кВт.ц/кг, устөрөгчийн хувьд 33.58 кВт.ц/кг байна.

Үүний үр дүнд бид авдаг дараах хүснэгтхаргалзан үзсэн эрчим хүч хадгалах төхөөрөмжийн параметрүүдтэй (энэ хүснэгтийн сүүлийн хоёр мөрийг уламжлалт эрчим хүчний тээвэрлэгчтэй харьцуулах зорилгоор нэмсэн):

Эрчим хүч хадгалах төхөөрөмж Боломжтой шинж чанарууд
хадгалах төхөөрөмжийн хэрэгжилт Reserved
эрчим хүч, кВт.ц Эрчим хүчний тусгай хүчин чадал,
Вт ц/кг Хамгийн их ажиллах хугацаа
100 Вт ачааллын хувьд минут Эзэлхүүний хувийн энергийн эрчим,
Вт ц/дм3 Үйлчилгээний хугацаа,
жилийн гадасны машинч жин 2 т, өндөр
өргөх 5 м 0.0278 0.0139 16.7 2.78/дм-ээр жолоочийн эзэлхүүн 20-оос дээш Гидравлик гравитаци Усны масс 1000 кг, шахуургын өндөр 10 м 0.0286 0.0286 16.7 0.0286 20-аас дээш Capaci a, F-ээс дээш хүчин чадалтай Ба11.
хүчдэл 250 В, жин 120 кг 0.00868 0.072 5.2 0.0868 20 хүртэл Flywheel 100 кг жинтэй, диаметр 0.4 м, зузаан 0.1 м 0.278 2.78 1960ac аккумлятор, аккумляторын багтаамж илүү 16.8ac. гаралтын хүчдэл 12 В, жин 70 кг 1.083 15.47 650 60-75 3 ... 5 1м3 эзэлхүүнтэй хийн ган сав, 250 кг жинтэй шахсан агаартай 50 атмосфер 0.556 22.2 3330 0.556 20-оос дээш дулаан халаалттай ус, хувьсах 01. 80 °C, 58.33 58.33 34998 58.33-аас 20 Устөрөгчийн баллон Эзлэхүүн 50 л., нягт 0.09 кг/м³, шахалтын харьцаа 10:1 (жин 0.045 кг) 1.5 33580 9606-аас дээш С-601 хийн хэмжээ 50 л, нягт 0,717 кг/м³, шахалтын харьцаа 10:1 (жин 0,36 кг) 3,6 10000 2160 200000 20-оос дээш Дизель түлштэй канистр Эзлэхүүн 50 л. (=40кг) 473.6 11840 284160 236800 20-оос дээш

Энэ хүснэгтэд өгөгдсөн тоонууд нь ойролцоогоор тооцоолол бөгөөд олон хүчин зүйлийг харгалзан үздэггүй, жишээлбэл, коэффициент ашигтай үйлдэлхуримтлагдсан эрчим хүч, шаардлагатай тоног төхөөрөмжийн хэмжээ, жин зэргийг ашигладаг генератор. Гэсэн хэдий ч эдгээр тоо баримтууд нь миний бодлоор янз бүрийн төрлийн эрчим хүч хадгалах төхөөрөмжийн боломжит эрчим хүчний анхны үнэлгээг өгөх боломжийг олгодог.

Дээрх хүснэгтээс харахад хамгийн их үр дүнтэй харагдах байдалХадгалах төхөөрөмжийг устөрөгчтэй цилиндрээр төлөөлдөг. Хэрэв сэргээгдэх эх үүсвэрээс "үнэгүй" (илүүдэл) эрчим хүчийг устөрөгч үйлдвэрлэхэд ашигладаг бол устөрөгчийг хадгалах төхөөрөмж нь хамгийн ирээдүйтэй төхөөрөмж болж хувирах болно.

Устөрөгчцахилгаан үүсгүүрийг жолоодох ердийн дотоод шаталтат хөдөлгүүрт эсвэл шууд цахилгаан үйлдвэрлэдэг устөрөгчийн түлшний эсүүдэд түлш болгон ашиглаж болно. Аль арга нь илүү ашигтай вэ гэсэн асуултыг тусад нь авч үзэх шаардлагатай. Устөрөгчийн үйлдвэрлэл, ашиглалтын аюулгүй байдлын асуудал нь нэг буюу өөр төрлийн эрчим хүч хадгалах төхөөрөмжийг ашиглах боломжийн талаар бодож үзэхэд тохируулга хийж болно. хэвлэгдсэн

P.S. Зөвхөн таны хэрэглээг өөрчилснөөр бид дэлхийг хамтдаа өөрчилж байгааг санаарай! ©

Facebook, VKontakte, Odnoklassniki дээр бидэнтэй нэгдээрэй

Эрчим хүчний зохистой хэрэглээний тухай ойлголтууд ерөнхий суурьтай харьцуулахад улам бүр хамааралтай болж байна технологийн хөгжил. Энэ нь эрчим хүчний хэмнэлт нь нэмэлт, ихэвчлэн онцгой шинж чанаруудын ангилалаас тухайн бүтээгдэхүүний хэрэглээний гол шинж чанаруудын нэг болж өөрчлөгдсөнтэй холбоотой юм. Дижитал технологи, цахилгаан тоног төхөөрөмж, цахилгаан хэрэгсэл гэх мэт салбарт хэрэглэгддэг хамгийн энгийн батерейг эргэн санахад хангалттай. Мөн эрчим хүчний хэмнэлттэй байх нь чухал ач холбогдолтой эрчим хүч хадгалах системийн томоохон хэрэглээ байдаг. Мөн энэ хүсэлт нь сайжруулсан гүйцэтгэлтэй эрчим хүч хадгалах төхөөрөмж үйлдвэрлэдэг мэргэшсэн үйлдвэрлэгчдийн хариуг олдог.

Эрчим хүч хадгалах төхөөрөмжийн талаархи ерөнхий мэдээлэл

Байгальд олон тогтмол байдаг шавхагдашгүй эх сурвалжхүн төрөлхтний төрөл бүрийн хэрэгцээг хангахад ашигладаг эрчим хүч. Гэхдээ эцсийн хэрэглээнд зориулж боловсруулалт, хуримтлалын олон үе шатыг туулах ёстой. Энэ үүргийг цахилгаан станц, дэд станцууд гүйцэтгэдэг. Тэдний ойрын ажлын жагсаалтад ашиглахад тохиромжтой шинж чанартай эрчим хүч үйлдвэрлэх, түүнийг хувиргах, хуваарилах зэрэг орно. Орон сууцны барилга, үйлдвэрлэлийн байгууламж, инженерийн тоног төхөөрөмж болон бусад чухал хэрэглэгчдийн эрчим хүчний хангамжийн үндсэн дэд бүтцийг суурин эрчим хүчний сүлжээгээр дамжуулан хэрэгжүүлдэг. Тэд байнгын нийлүүлэлтээр хангадаг боловч өнөөдөр бие даасан төхөөрөмж, төхөөрөмж, цахилгаан хэрэгслийн эрэлт хэрэгцээ тогтвортой өсч байна. Ялангуяа ийм хэрэглэгчдийн хувьд багтаамжтай эрчим хүч хадгалах төхөөрөмжийг ашигладаг бөгөөд энэ нь бие даасан боловч нөхцөлт байдлаар ашиглагддаг - тодорхой интервалаар өөрөө ижил суурин сүлжээнээс цэнэглэгдэх ёстой. Ийм хадгалах төхөөрөмжийн хамгийн энгийн жишээ бол утасны зай юм. Жишээлбэл, Li-Ion эс нь ойролцоогоор 2000-3000 мАч багтаамжтай байж болно. Загвараас хамааран засвар үйлчилгээ хийж буй төхөөрөмжийн батерейны ашиглалтын хугацаа хэдэн цаг эсвэл хэдэн өдрийн турш хангалттай байх болно. Гэхдээ энэ хэмжээ дууссаны дараа батерейг сэргээхийн тулд 220 В-ын залгуурт холбох ёстой.

Механик хөтчүүд

Энэ ангиллын хөтчүүд нь хамгийн удаан оршин тогтнож ирсэн түүхтэй. Ийм төхөөрөмжийг харуулахын тулд таталцлын системийн жишээг дурдаж болно. Өнөөдөр тэдгээрийг бараг ашиглахаа больсон боловч эсрэг жинтэй дээш болон дээш хаалганууд өмнө нь өргөн тархсан байв. Тэд хуримтлагдсан ачааллын энергийг ашигладаг зөв мөчнэг хэлбэрээр эсвэл өөр хэлбэрээр буцаж ирдэг - энэ нь хөтөчийн дизайнаас хамаарна. Энгийн ачааллаас гадна шингэн нь идэвхтэй хуримтлагдах элементийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Ийм системийн давуу талууд нь бүтцийн уян хатан байдлыг агуулдаг. Инженерүүд ус нь холбогдох усан сан руу эрчим хүчийг дамжуулах өргөн шугам хоолойн сүлжээг ашиглаж болно. Өнөө үед ийм эрчим хүч хадгалах төхөөрөмжийг шахуургатай хадгалах станц хэлбэрээр танилцуулж байна. Үнэн бол шингэн хадгалах төхөөрөмж нь ус ууршиж, байнга шинэчлэгдэх шаардлагатай байдаг тул хадгалах хугацаа богино байдаг.

Кинетик хөтчүүд

Энэ бүлгийг голчлон хэлбэлзлийн механизмаар төлөөлдөг бөгөөд хуримтлуулах процесс нь ижил ачааллын эргэлт, эргэлт эсвэл шугаман хөдөлгөөнөөр явагддаг. Ийм дизайны онцлог нь хэрэв шаардлагатай бол эрчим хүчний эргэлтийг тасралтгүй хийхгүй, харин хэсэг хэсгээр нь - циклээр хийх болно. Сонгодог жишээ кинетик аккумлятормеханик цагнууд юм. Энэ тохиолдолд "цэнэг" нь механизмыг ороож, дараа нь хаврын савлуураас эрчим хүчийг аажмаар гаргаж авдаг. Кинетик механизмын илүү орчин үеийн тайлбар бол гироскопийн аккумлятор юм. Энэ тохиолдолд эрчим хүч хадгалах төхөөрөмж нь нөлөөллийн функцтэй эргэдэг flywheel дээр суурилдаг. Ийм системийг гидравлик болон пневматик технологид ашигладаг.

Дулааны хадгалалт

Технологийн үүднээс авч үзвэл энэ хамгийн энгийн жишэээрчим хүчний хуримтлал, үйл явц нь хүн хаа сайгүй тулгардаг. Нарны шууд тусгалд халсан төмөр хашаа нь бүтэцдээ хадгалагддаг тул дулааны хуримтлуулагч болж хувирдаг. Мөн бусад материалууд нь дулааны хуримтлуулагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ хүчин чадлаар ажиллах үр ашиг нь дулааны хувийн болон эзэлхүүний багтаамжаас хамаарна. Жишээлбэл, усны дулааны багтаамж 4.2 кЖ, гангийнх нь бага байдаг - ердөө 0.46 кЖ. Тэгээд ч хэзээ бид ярьж байнаЗорилтот хуримтлалын талаар металл эсвэл газрын тосны дулааны энерги хадгалах төхөөрөмжийг ихэвчлэн ашигладаг. Энэхүү шийдвэрийг дизайныг оновчтой болгох хүсэл эрмэлзэлээр зөвтгөдөг. Орчин үеийн convectors болон радиаторууд нь голчлон ган, хөнгөн цагаанаар хийгдсэн байдаг. Дахин хэлэхэд, зарим загвар нь дулааны энергийг хадгалахад илүү ашигтай материалаар дүүргэгдсэн байдаг.

Цахилгаан эрчим хүчний хуримтлал

Эрчим хүчний хамгийн түгээмэл хэлбэр бол цахилгаан юм. Тиймээс энэ ангилал хамгийн идэвхтэй хөгжиж, шинэ, илүү дэвшилтэт шийдлүүдийг санал болгож байна. Асаалттай одоогоорХамгийн түгээмэл цахилгаан аккумлятор бол радио конденсатор юм. Энэ нь ажлын процессыг хүрээлэн буй орчны нөхцлөөр хязгаарлахгүйгээр эрчим хүч ялгаруулах, хуримтлуулах өндөр хурдаар тодорхойлогддог. Жишээлбэл, ихэнх загварыг өндөр эсвэл эрс тэс нөхцөлд ашиглаж болно бага температур. Дахин хэлэхэд, оновчлолын зорилгоор цахилгаан эрчим хүч хадгалах төхөөрөмжийг тусгай хүчин чадалтай тусгай электролитийн эсүүдээр дүүргэдэг.

Химийн агуулах

Ийм хөтчүүдийг ажиллуулах явцад химийн урвал явагддаг. Энэ тохиолдолд эрчим хүчний эх үүсвэр нь энэхүү урвалын нөхцлийг бүрдүүлэх, үүнд оролцож буй бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн үйл ажиллагааг хангах явдал юм. Үүнээс гадна гаралт нь янз бүрийн төрлийн эрчим хүчийг үүсгэж болно. Жишээлбэл, шууд электролизийн үед устөрөгчийг уснаас гаргаж болно. Ихэнх тохиолдолд ийм хуримтлалын аргаар түлш ялгаруулдаг. Энэ нь химийн урвалын цогцолбор дотор хувирч эсвэл анхны хэлбэрээр нь хэрэглэгчдэд шилжүүлж болно. Тиймээс эрчим хүч хадгалах төхөөрөмжүүд нь хөрвүүлэгчийн үүрэг гүйцэтгэдэг боловч функцийг ийм өргөтгөх нь системийг техникийн хувьд төвөгтэй болгодог.

Цахилгаан химийн хадгалалт

Энэ төрлийн хөтөч нь нэрнээс нь харахад хосолсон эсвэл эрлийз юм. Учир нь химийн урвалЭдгээр нь өндөр үр ашигтай, бага зардлаар тодорхойлогддог бөгөөд тэдгээрийг хамгийн алдартай эрчим хүчний төрөл болох цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх ажлыг логикоор хослуулсан. Ийм төхөөрөмжүүдийн идэвхтэй элемент нь электролит юм. Ялангуяа утасны энерги хадгалах төхөөрөмжийг ихэвчлэн лити-ион эсвэл лити-полимер эсээс хийдэг. Цахилгаан хэрэгсэлд зориулсан батерейны багцад мөн адил хамаарна. Онцлог шинж чанаруудын хувьд эдгээр нь хангалттай гүйцэтгэл, өндөр хүчин чадалтай, давуу талтай батерейнууд юм жижиг хэмжээтэй. Гэхдээ цахилгаан химийн батерейнууд нь хязгаарлагдмал тооны цэнэгийн цэнэгийн циклтэй байдаг бөгөөд энэ нь тэдний гол сул тал юм.

Орчин үеийн шийдлүүд

Хөгжлийн тэргүүлэх компаниуд өндөр технологи, тэд мөн багтаамжтай батерейны чиглэлийг дэмжиж байна. Жишээлбэл, Теслагийн инженерүүд ижил лити-ион батерей дээр тулгуурлан 122 кг жинтэй Powerwall 2 төхөөрөмжийг бүтээжээ. Энэхүү суурилуулалт нь модульчлагдсан бөгөөд ойролцоогоор 13.5 кВт.ц эрчим хүч хадгалах чадвартай. LG ижил төстэй хөгжүүлэлтийг санал болгодог. Жишээлбэл, Chem RESU систем нь ойролцоогоор 10 кВт.ц хүчин чадалтай боловч бусад гүйцэтгэлийн шинж чанараараа Tesla нэгжээс доогуур биш юм. Энэхүү батерей нь өдөр тутмын амьдралд болон үйлдвэрлэлд ашиглах боломжтой бүх нийтийн эрчим хүч хадгалах төхөөрөмж юм. Хамгийн гол нь эрчим хүч нь системийн хэрэглээний шаардлагыг хангасан байх явдал юм.

Дүгнэлт

Эрчим хүч хадгалах сегментэд технологийн хөгжлийн өөр өөр чиглэлүүд бас байдаг. Тэдгээрийг зөвхөн нэг зүйл нэгтгэдэг - эцсийн хэрэглэгчдийн шаардлагыг дагаж мөрдөх. Жишээлбэл, жижиг оврын тоног төхөөрөмж, төхөөрөмжүүдийн цахилгаан эрчим хүчийг хадгалах төхөөрөмж нь найдвартай, найдвартай байдлын шаардлагыг хангасан байх ёстой. Дижитал технологийн өргөн зах зээл нь авсаархан хадгалах хэмжээ, хүчин чадлыг нэмэгдүүлэхэд илүү анхаардаг. Жагсаалтад орсон бүх чанарыг нэг төхөөрөмжид нэгтгэх нь амаргүй нь ойлгомжтой, тиймээс хөгжүүлэгчид бүтээгдэхүүнээ эхлээд хэрэглээний тодорхой талбарт чиглүүлэхийг хичээсээр байна.

Том хүчин чадалтай цахилгаан эрчим хүч хадгалах төхөөрөмж

Цахилгаан эрчим хүч хадгалах төхөөрөмж нь хамгийн чухал элементирээдүйн идэвхтэй дасан зохицох сүлжээнүүд. Эрчим хүч хадгалах төхөөрөмж нь хэд хэдэн функцийг гүйцэтгэдэг.

• сүлжээнд ачааллын хуваарийг тохируулах (илүүдэл (хямд) эрчим хүч байгаа үед цахилгаан эрчим хүчний хуримтлал, хомсдолын үед сүлжээнд нийлүүлэх);
• FACTS төхөөрөмжтэй хослуулан тогтвортой байдлын хязгаарыг нэмэгдүүлэх;
• онцгой чухал байгууламж, цахилгаан станц, дэд станцын өөрийн хэрэгцээг тасралтгүй эрчим хүчээр хангах;
• цахилгаан эрчим хүчний бага инерцтэй төвлөрсөн бус эх үүсвэрийн ажиллагааг тогтворжуулах, чадлын хэлбэлзлийг бууруулах.

"STC FGC UES" ХК-ийн өндөр хүчин чадалтай цахилгаан эрчим хүч хадгалах төхөөрөмжийг хэрэгжүүлэх үйлчилгээний цар хүрээ:

• ТЭЗҮ
• суурилуулах газрыг сонгох зөвлөмж
• эрлийз хөтөчийн загвар
• хадгалах бүтцийн талаархи зөвлөмж
• хадгалах удирдлагын системийг хэрэгжүүлэх

Суурь мэдээлэл

Эрчим хүч хадгалах төхөөрөмжийг цахилгаан статик гэж хуваадаг бөгөөд үүнд өндөр хүчин чадалтай цэнэглэдэг батерей (HCAB), молекулын конденсатор дээр суурилсан эрчим хүч хадгалах төхөөрөмж, бага температурт хэт дамжуулагч дээр суурилсан эрчим хүч хадгалах төхөөрөмж орно.

Өндөр эрчим хүчний цахилгаан статик батерей (өндөр хүчин чадалтай электростатик батерей)
Бүх төрлийн электростатик хадгалах төхөөрөмж нь цахилгаан электроникийн төхөөрөмж - гүйдэл эсвэл хүчдэл хувиргагчаар дамжуулан сүлжээнд холбогддог.

Одоогийн байдлаар гадаадын хэд хэдэн компаниуд ABBE-ийн нэлээд том хэмжээний практик хэрэглээг үйлдвэрлэж, хэрэгжүүлж байна.

ABBE ашиглаж байсан туршлагатай:

Электролитийн төрөл	Объект	Эрчим хүч, МВт	Ашиглалтын хугацаа, мин	Суурилуулалтын жил
Хүхрийн хүчил	BEWAG, цахилгаан хангамж Zap. Берлин
	Пуэрто Рикогийн бага эрчим хүчний сүлжээний давтамжийг хадгалах, хадгалах
	Chinno (Калифорни), ачаалал, давтамж, хүчдэл, реактив хүчийг хянах чадварыг судлах янз бүрийн сайтууд
Никель-кадми	GVEA нь Анкорижийн ойролцоох Аляскийн эрэг орчмын эрчим хүчний хангамжийг тасралтгүй хангадаг
Натрийн хүхэр	Роккачо салхин цахилгаан станц, Япон. Нийтдээ 100 объект хэрэгжсэн.			2008 (хамгийн том)
Цайр-бром	Дэд станц Детройт Эдисон сайт, Мичиган. Өөрийн хэрэгцээний хүчдэлийг хадгалахын тулд
Ванадийн исэлдүүлэгч	Японы өндөр технологийн томоохон үйлдвэрүүдийн нэг. Графикийн зэрэгцүүлэлтийг ачаалах

Молекулын конденсатор дээр суурилсан эрчим хүч хадгалах төхөөрөмж
Молекул хадгалах төхөөрөмж нь прототипийг бүтээх, турших шатандаа байна. Superconducting Inductive Energy Storage (SPINE) нь хэт дамжуулагчийн хэрэглээний нэг юм. Практик хэрэглээОдоогоор хөдөлгөөнт SPINE харьцангуй цөөн олдсон байна эрчим хүчний өндөр эрчимтэй(106 Ж хүртэл), өргөн хэрэглээ SPINE нь өндөр температурт хэт дамжуулагч дээр суурилсан SPINE-ийг боловсруулж, бүтээсний дараа боломжтой юм. SPINE нь цахилгаан эрчим хүчний салбарт хэрэглээг олж чадна үр дүнтэй арга хэрэгсэлцахилгаан эрчим хүчний системийн үйл ажиллагааны найдвартай байдал, тогтвортой байдлыг нэмэгдүүлэх. Үүний зэрэгцээ хурд, өндөр үр ашигтай, эрчим хүчний оролт, гаралтыг бүрэн автоматжуулах боломж, эрчим хүчний өндөр эрчим хүч, идэвхтэй ба реактив хүчийг зохицуулах зэрэг индуктив хадгалах төхөөрөмжийн шинж чанаруудыг онцлон тэмдэглэв. 2016-2020 он гэхэд болно гэж тооцоолж байна. Хангалттай эрчим хүчний багтаамжтай хямд эрчим хүч хадгалах системийг бий болгоно.

Цахилгаан соронзон энерги хадгалах төхөөрөмж

Цахилгаан соронзон энерги хадгалах төхөөрөмжид хоёр төрлийн цогцолбор орно.

• гол дээр нисдэг дугуйтай анхдагч хэлхээнд давтамж хувиргагчтай синхрон машин;
• гол дээр нисдэг дугуйтай асинхрон машинууд.

Одоогийн байдлаар 300-400 МВт-ын хүчин чадалтай нэгдүгээр төрлийн, 800-1600 МВт-ын хүчин чадалтай хоёр дахь төрлийн блокуудыг бий болгоход практик хязгаарлалт байхгүй байна. Эхний төрлийн нэгж нь илүү том хурдны хүрээтэй, ашиглах чадвартай байдаг кинетик энергиэргэдэг машинууд, хоёр дахь төрөл нь синхрон хурдны 50% -ийн хурдыг хянах мужид ажиллах чадвартай, хөрвүүлэгч төхөөрөмжийн хүч эхнийхтэй харьцуулахад бага байдаг (эхний тохиолдолд хөрвүүлэгчийн хүч нь машинуудын хүч, хоёрдугаарт - зохицуулалтын гүнтэй пропорциональ), бага өртөгтэй бөгөөд өндөр хүчээр гүйцэтгэх боломжтой. ОХУ-д 200 МВт-ын хүчин чадалтай асинхрон босоо машинд суурилсан flywheel хадгалах төхөөрөмжийн урьдчилсан загварыг боловсруулсан.

Superflywheels дээр суурилсан эрчим хүч хадгалах төхөөрөмжийг хэрэгжүүлэх боломжтой. Superflywheel нь нанотехнологийн үндсэн дээр гаргаж авсан хэт хүчтэй нүүрстөрөгчийн эслэгээр хийгдсэн бөгөөд 5–15 МЖ/кг буюу 1.4–4.17 кВт.ц/кг эрчим хүчний багтаамжтай бөгөөд энэ нь бүх мэдэгдэж байгаа эрчим хүч хадгалах төхөөрөмжид (цахилгаан химийн) хүрэх боломжгүй юм. зай, конденсатор, пүрш). Энэ нь супер нисдэг дугуйг асар их хурдтайгаар хурдасгаж чаддагтай холбон тайлбарлаж байна.

Сүлжээний тасалдал, эвдрэлийн үед гэрт цахилгаан эрчим хүч хадгалах төхөөрөмжийг өргөн ашигладаг. Тэдгээрийг ихэвчлэн хувийн байшинд суурилуулсан бөгөөд байнга холбогддог. Энэ нь гэрэлтүүлэг болон бусад яаралтай ахуйн хэрэгцээнд хангалттай цахилгаан эрчим хүчийг нэлээд удаан хугацаанд авах боломжийг танд олгоно.

Ерөнхийдөө эдгээр төхөөрөмжийг цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэхэд ашигладаг. уламжлалт бус аргаар. Ийм тохиолдолд түүний хангамжийн тасалдал үүсч, хөтчүүд эрчим хүчний түр зуурын дутагдлыг амжилттай нөхдөг. Үндсэндээ эдгээр нь цэнэглэж, цэнэглэх боломжтой батерейнууд юм.

Хадгалах төхөөрөмж

Гэсэн хэдий ч эрчим хүч хадгалах төхөөрөмж нь ердийн батерейгаас илүү өргөн хүрээтэй функцийг гүйцэтгэдэг. Эдгээр нь зөвхөн эрчим хүчийг хуримтлуулахаас гадна цаашид ашиглахад тохиромжтой болгох чадвартай нарийн төвөгтэй, нэгдсэн бүтэц юм.

Эдгээр төхөөрөмжүүд нь өөр эрчим хүчний төхөөрөмжүүдийн зах зээлд тэргүүлэх байр суурийг эзэлдэг. Эдгээр нь лити батерей дээр суурилдаг. Эдгээр нь цэнэглэгч эсвэл цэнэглэгч хянагч, хүчдэл хувиргагч () ба хяналтын системээс бүрдэнэ. Хадгалах төхөөрөмжүүдийн загвар нь яаралтай тусламжийн систем болон өөр цахилгаан хангамжийн тоног төхөөрөмжийг их хэмжээгээр солих боломжийг олгодог. Ихэнх загварууд нь зөвхөн суурин сүлжээнээс гадна нарны хавтангаас ажиллах зориулалттай. Тэдний дундаж хүч нь 5 киловатт байна. Хэвийн ажиллагааг хангахын тулд төхөөрөмжийг сүлжээнд холбоход хангалттай.

Цахилгаан хадгалах төхөөрөмжийн хэрэглээ

Ихэнх тохиолдолд гэр ахуйн цахилгаан эрчим хүч хадгалах төхөөрөмжийг хувийн өрхөд ашигладаг. Юуны өмнө тэд онцгой нөхцөл байдал, цахилгаан сүлжээний төвлөрсөн тасалдлын үед эрчим хүчний гол эх үүсвэр болдог. Эдгээр төхөөрөмжүүдийн тусламжтайгаар ерөнхий түгээх сүлжээнүүдийн оргил ачааллын үед ачаалал багассан үед эрчим хүчний бие даасан байгууламжид эрчим хүч нэмэх боломжтой. Ихэнхдээ гэртээ эсвэл улс оронд суурилуулсан цахилгаан эрчим хүч хадгалах төхөөрөмжийг зөвшөөрдөг их хэмжээгээрэрчим хүчний хангамжийн чанарыг сайжруулах.

Одоогийн байдлаар олон хэрэглэгчид үнэтэй гэр ахуйн тоног төхөөрөмж, цахилгаан хэрэгсэл ашигладаг. Эрчим хүчний өсөлт нь ихэвчлэн түүний эвдрэл, эвдрэлд хүргэдэг. Хөтчүүдийг ашиглахдаа үүнээс зайлсхийх боломжтой их хэмжээнийасуудлууд. Тогтвортой хүчдэлийг бий болгож, цахилгаан хэрэгслийн тогтвортой ажиллагааг хангана. Богино хугацаанд генераторыг асаах шаардлагагүй. Өөр өөр тарифтай тарифыг ашиглах боломжтой болсон.

Өнгөрсөн зуунд эрчим хүчний үйлдвэрлэл манай гаригийн байгаль орчинд асар их хохирол учруулсан. Чулуужсан эх үүсвэрийг ашиглах, тэдгээрийн шаталт, хог хаягдлыг агаар мандалд хаях нь дэлхий дээрх цаг уурын өөрчлөлтийн нэг шалтгаан юм.

2015 оны 4-р сарын 30-нд Калифорниа мужийн Хоторн хотод болсон үзэсгэлэнд Tesla Energy Powerwall 2.0 гэрийн эрчим хүч хадгалах төхөөрөмжийн танилцуулга.

Нөхцөл байдал хүндэрсэн үед хүмүүс эрчим хүчний өөр эх үүсвэрийн талаар бодож эхэлсэн. Зарим хүмүүс энэ тухай боддог, зарим нь үүнийг хийдэг. PowerWall 2 0 эрчим хүчний хадгалалт нь үйл ажиллагааны нэг жишээ юм.

Эрчим хүчний өөр эх үүсвэрүүд

Хүн төрөлхтөн нарны зай хураагуур, салхин тээрэм зохион бүтээсээр ирсэн. Тэд нарны туяа, салхи зэргийг цахилгаан болгон хувиргаж, хүмүүс өдөр тутмынхаа хэрэгцээнд ашигладаг. Нарны зайг хүний ​​​​амьдралын олон салбарт ашигладаг: сансарт, өдөр тутмын амьдралд, үйлдвэрлэлд.

-аас цахилгаан сүлжээ барих ажлыг зохион байгуулах зарчим нарны хавтанболон гэрийн хадгалах Tesla PowerWall 2.0

Скандинавын орнуудад хүмүүс байшингийнхаа дээвэр дээр аккумлятор суурилуулж, цахилгаанаа дуусгаж, үлдсэнийг хөршдөө зардаг. Тэд цахилгаан эрчим хүчний уламжлалт эх үүсвэрээс татгалзаад зогсохгүй зардалдаа бага хэмжээний мөнгө олох боломжтой болсон.

Америкийн Тесла компани цаашаа явж, дэлхийд PowerPack - шинэ үеийн нарны зайг санал болгов. Энэ нь тусдаа жижиг нарны хавтангаас илүү бүхэл бүтэн дээврээс бүрддэг. Энэхүү дизайны дөрвөн төрөл байдаг бөгөөд энэ нь байшингийн архитектурт тохирсон дээврийг сонгох боломжийг олгодог. Энэ технологи нь дундаж айлын цахилгааны бүх зардлыг нөхөх арга юм.

Теслагийн санаа бол хуримтлагдсан энергийг машинаа цэнэглэхэд ашиглах эсвэл байшинг цахилгаанаар тэжээхэд ашиглах явдал юм.

Нэмэлт энергийг хаана зарцуулах вэ? Хүн салхин тээрэм, нарны зайнаас авдаг бүх цахилгааныг тэр бүр хэрэглэх боломжгүй. Маш сайн сонголт бол эрчим хүч хадгалах төхөөрөмж байх болно.

Tesla PowerWall

Элон Маск бүтээх санааны талаар ярьж байна шинэ эрин үе"ногоон эрчим хүч" нь дэлхийн чулуужсан түлшнээс цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэхээс бүрэн татгалзсан явдал юм. Салхины цахилгаан үүсгүүр эсвэл нарны хавтан, тухайлбал PowerPack-ийн дэргэд ашиглах ёстой PowerWall гэрийн эрчим хүч хадгалах төхөөрөмжийг гаргасан нь нэг алхам урагшиллаа.

Элон Маск 10 кВт-ын Powerwall-ыг танилцуулж байна

Ийм технологийг ашиглах нь ирээдүйд хийх хөрөнгө оруулалт, эрчим хүчний зардлыг бууруулах явдал юм. АНУ-д хүмүүс ажлаасаа буцаж ирэхэд эрчим хүчний хэрэглээний хэмжээ нэмэгддэг. PowerWall-ийг ашигласнаар өдрийн цагаар өөр эх үүсвэрээс цахилгаан эрчим хүч хуримтлуулж, дараа нь цагтаа хэрэглэх боломжтой. оройн цагөдрүүд.

Тесла автомашины шатахуун түгээх станцыг дэлхий даяар ашиглах боломжтой болно

Эрчим хүч хадгалах төхөөрөмж нь төвийн тэжээлийн хангамжийг унтраасан тохиолдолд нөөц тэжээлийн эх үүсвэр болж чадна. Бүрэн хүчин чадал нь байшинг хэдэн цагийн турш тэжээхэд хангалттай. Илүүдэл хэсгийг хөршдөө зарж болно.

PowerWall болон PowerWall 2.0 гэсэн хоёр хувилбар байдаг. Тэд эрчим хүчний нөөцөөрөө ялгаатай. Эхний хувилбар нь 7 кВт.ц ($3000) ба 10 кВт.ц ($3500) гэсэн хоёр сонголттой. Хоёр дахь хувилбар нь 5.5 мянган доллараар 14 кВт.ц хүчин чадалтай.

Байшингийн фасад дээр суурилуулсан нарны зайн хавтан ба Tesla PowerWall систем

Энэхүү шинэчлэлийг үйлдвэрлэлд ч ашиглах боломжтой. Хоёр, гурав ба түүнээс дээш тооны батерейг нэг системд нэгтгэж, нөөцийн эрчим хүчний хангамжийг ихээхэн нэмэгдүүлэх боломжтой. Нийтдээ та 9 хүртэлх Tesla хөтөчийг холбох боломжтой. Жижиг үйлдвэрүүд зөвхөн ажиллах боломжтой өөр эрчим хүчАмерикийн компанийн технологийн ачаар .

Практик ашиг тусыг үзэсгэлэнтэйгээр нөхдөг гадаад төрх. Теслагийн батерей нь ямар ч өрөөний дотоод засал чимэглэлийг сүйтгэхээс гадна зарим тохиолдолд түүнийг нөхөж чаддаг. Энэ нь жижиг хэмжээтэй, их зай эзэлдэггүй.

PowerWall нь гадаад үзэмжийг алдагдуулдаггүй, ус нэвтэрдэггүй IP65 гэртэй, байшингийн хананд байрлуулж машинаа цэнэглэх боломжтой.

Инновацийг нэвтрүүлэх нь уламжлалт эрчим хүчний эх үүсвэрийн хэрэглээг удахгүй орхих ирээдүйн том алхам болно. Энэ нь байгаль орчныг цэвэрхэн болгож, уур амьсгалын өөрчлөлтийн асуудлыг хэвийн болгох болно.

Орост зориулсан хувилбар

Tesla тоног төхөөрөмж дээр Оросын зах зээлтийм ч өргөн тархаагүй байгаа нь тоног төхөөрөмжийн өндөр өртөгтэй холбоотой байж болох юм. АНУ-д 14 кВт.ц хүчин чадалтай PowerWall 2.0-ийн нэг нэгж төхөөрөмжийн үнэ 5500 ам.доллар байгааг тооцоод үзье. Суурилуулалтын зардал нь 1500 доллар бөгөөд тоног төхөөрөмжийн хэмжээ нэмэгдэхийн хэрээр үнэ нь 100 доллараар нэмэгддэг.

Суулгасны дараа PowerWall 2.0-ийн үнэ 7000 доллар/1 ширхэг болно. 500 ам.долларын дэнчин тавьснаар иргэд хадгалах төхөөрөмжийн эзэн болох боломжтой.

4 кВт-ын нарны модулиудаар байшин нь хотын эрчим хүчнээс хамаардаггүй.

250 Вт хүчин чадалтай нарны хавтан нь 200 долларын үнэтэй байдаг тул 100% эрчим хүчнээс хамааралгүй гэртэй болохын тулд танд 16 хавтан, нэг инвертер хэрэгтэй. нарны эрчим хүчболон Powerwall. Энэ нөхцөл нь гэр ахуйн хэрэглээний 10 кВт/өдөрт (400 Вт/цаг) хүчинтэй.

АНУ-д эрчим хүчний үнэ өдөрт 10 рубль, шөнө 2 рубль, тоног төхөөрөмжийн үнэ ойролцоогоор 14,000 доллар болно. Банкууд барааны үнийн дүнгийн 10%-ийг жилийн 2-3%-ийн хүүтэй зээлээр олгодог тул сард 140 доллараар хэрэглэгч машинаа цэнэглэж, байшингаа эрчим хүчээр хангах боломжтой болно.

Орост бүх зүйл илүү гунигтай байдаг. Цахилгаан эрчим хүчний үнэ 3-6 рубль / кВт байна. Гаалиар нэвтэрсний дараа тоног төхөөрөмжийн үнэ 54 хувиар нэмэгдэнэ. Зөвхөн PowerWall 2.0 дискний өртөг нь 10,000 доллар хүртэл өсөх бөгөөд энэ нь суурилуулалт болон сайтад хүргэхгүй.

Нөөц эрчим хүчний эх үүсвэрээр хангах асуудлыг нэн тэргүүнд тавьж буй компаниуд тоног төхөөрөмж худалдан авахад их хэмжээний хөрөнгө зарцуулах эсвэл өөр бүтээцүүд. Тиймээс эрчим хүч хадгалах төхөөрөмж хэзээ бидэнд хүрэх вэ гэдэг нь хариултгүй асуулт юм. Илон Маскийн компанийн гол анхаарал хандуулдаг зүйл бол АНУ-ын эрчим хүчний зах зээл юм.