Batterien verschiedener Typen. Welcher Energiespeicher ist am energieintensivsten? Schwerkraftantriebe

Autonome Ingenieure fragen sich oft, wie sie „zusätzliche“ Energie sammeln, speichern und nutzen können. Es gibt mehrere Gründe für das Auftreten einer unzureichend gesammelten kW – eine übermäßige Menge an SB, Ladestufen, die das System unnötigerweise nicht zu 100 % nutzen sonnige Tage, Abwesenheit von Hausbesitzern usw.
Der einfachste Weg sind Batterien. Abhängig von der religiösen Überzeugung können sie unterschiedlich sein: Blei-Säure, Alkali, Nickel-Cadmium, „Lifer“ usw. Aber in jedem Fall ist es der Batterieteil der Batterie, der 50 % (wahrscheinlicher 60 %) ausmacht. der Kosten der letzten kWh Deshalb sind alle Tänze um sie herum, meine Lieben.
Irgendwo in dem Abschnitt wurde darauf hingewiesen, dass sich der Entwicklungspfad der Batterietechnologie nicht entsprechend dem Szenario entwickelte, das Alternativen benötigten – Effizienz bei relativ kleinen Abmessungen. In einem Privathaus ohne Stromnetz gibt es jedoch oft viel Land. Diese Idee beruht auf einer einfachen Tatsache: Viele Menschen möchten der Hektik der Stadt entfliehen und kaufen Grundstücke, die oft nicht nur weit von Städten und jenseits der hohen Menschendichte entfernt sind, sondern auch weit entfernt von der Zivilisation als solcher, wo es keine gibt Kommunikation und sogar Elektrizität. Aus diesem Grund verfügen Alternativisten sehr oft über eine Ressource wie den Weltraum. Was herkömmliche Batterietechnologien nicht berücksichtigen. Sie können also nach nicht-traditionellen suchen. AndreyNS, hat ein paar Threads zu diesem Thema gestartet und mich dadurch auf die Idee gebracht, nach Möglichkeiten zu suchen.
Es gibt viele super alternative Möglichkeiten zum Sparen alternative Energie nicht in traditionellen Konten.
Und einer davon, den ich einzuführen beschloss, ist... ein pneumatischer Akkumulator!
Das Prinzip ist einfach: Überschüssiger Strom während des Tages wird mithilfe eines Kompressors in Druckluft umgewandelt. Anschließend geben wir es je nach Bedarf über einen pneumatischen Motor ab, der einen Generator dreht, der die Batterien nachts (bei SB) oder bei Windstille (bei VG) auflädt.
Es sieht ungefähr so ​​aus:

Ich denke, dass das Prinzip den meisten meiner Kollegen klar ist.
Das Prinzip ist das Prinzip, aber mich interessiert vor allem die wirtschaftliche Berechtigung für diesen Batterietyp. Ich frage mich, wie viel die so gespeicherte Energie kostet und ob sie mit herkömmlichen Methoden mithalten kann.
Dazu habe ich ein wenig recherchiert, was es an Pneumoakkus kostet. Aus Bequemlichkeits- und Übersichtlichkeitsgründen werden alle Preise in US-Dollar angegeben, und wir werden auch einige Kleinigkeiten wie Drähte, Rohre usw. weglassen. Allerdings habe ich den Kompressor, den Luftmotor und das Gen in die Berechnungen einbezogen.
Also.
1. Das Wichtigste ist die Kapazität. Dies ist der teuerste Teil des pneumatischen Motors, aber auch der langlebigste und zuverlässigste mit praktisch unbegrenzten Motorstunden, Zyklen oder Jahren. Im Internet habe ich einen gebrauchten Benzintank mit 16 Kubikmetern gefunden. für etwa 2.000 $.
2. Kompressor. Es gibt viele Möglichkeiten. Von Automobilen mit Schmierung und Kühlung bis zu halbindustriellen, sozusagen „für den Bau“. Ich habe gewählt neuer Kopf(wir haben einen Container) mit den Eigenschaften, die ich brauche – etwa 80 $. Für MAZ-KAMAZ gibt es eine Option mit Kompressoren, diese ist billiger und zuverlässiger, liefert aber nicht den erforderlichen Druck (bis zu 16 Atmosphären).
3. Pneumatikmotor. Im Internet habe ich ein fertiges Gerät für 250 W mit einer Durchflussrate von 6,67 l/Sek. gefunden. Es gibt keinen Preis dafür, daher operieren wir mit den Preisen für Druckluftwerkzeuge. Eine neue Bohrmaschine oder Schleifmaschine kostet etwa 25 US-Dollar.
4. Generator. Das realste ist ein Auto, sagen wir mal, eine Vase. Neu 80 $, gebraucht 35. Geschätzte Anzahl der Motorstunden: 15.000.
Kurze Beschreibung des spezifischen Systems. Der Kompressor hat eine Kapazität von 300-400 l/min, wodurch er den Behälter in 10 Stunden aufpumpen kann. Der pneumatische Motor verbraucht 6,67 l/Sek. oder 24 Kubikmeter. um ein Uhr. Eine Kapazität von 16 Kubikmetern, gepumpt auf 16 atm, reicht für 10,7 Stunden. Das heißt, wir haben 10,7 Stunden x 250 W = 2,675 kW. Dies ist in etwa vergleichbar mit einer Autobatterie mit 225 Ah. Genauer gesagt, mit einem 100 %-Zyklus. In meinem System gibt es pro Jahr ungefähr 250 Tage überschüssigen Strom, was bedeutet, dass wir 250 Zyklen pro Jahr haben.
Die Kosten für ein normales Autokonto ohne Metall betragen etwa 200 US-Dollar. Es kann jedoch maximal 250 Zyklen bei 100 % Entladung betrieben werden.
Mit anderen Worten: Dieses pneumatische Speichersystem ersetzt 1 Autobatterie pro Jahr. Oder 200 $ pro Jahr.
Nun zu unserem Pneumoacc.
1. Kapazität. Lebensdauer ab 50 Jahren. Tatsächlich dauert es bei normaler Bemalung 500 oder 5000 Jahre, aber nehmen wir 50 und zählen die Farbe nicht mit. Das bedeutet, dass wir 2000 US-Dollar (die Kosten) durch 50 teilen und etwa 40 US-Dollar pro Jahr erhalten.
2. Kompressor. Gehen wir von einer Lebensdauer von 10.000 Motorstunden aus. Dementsprechend teilen wir 10.000 durch 250 Zyklen und durch 10 Stunden (Arbeit in jedem Zyklus) erhalten wir 4 Jahre. Teilen Sie 80 $ durch 4, um 20 $ pro Jahr zu erhalten.
3. Pneumatikmotor. Die Lebensdauer billiger Druckluftwerkzeuge aus dem Laden lässt sich nicht vernünftig einschätzen. Rechnen wir jedoch mit 10.000 Motorstunden, unter Berücksichtigung der Kaufmöglichkeit gutes Werkzeug günstig genutzt. Weitere 10000 / 250 Tage / 10 Stunden ergeben die gleichen 4 Jahre. 25 US-Dollar können nicht durch vier geteilt werden, aber wenn wir teilen, erhalten wir 6 US-Dollar pro Jahr.
4. Gen. Die Motorlebensdauer beträgt etwa 20.000 Motorstunden (und streiten Sie nicht mit mir!). 20000 / 250 /10 = 8 Jahre oder 10 $ pro Jahr.

Insgesamt haben wir:
1. 40$
2. 20$
3. 6$
4. 10$
-
76 $ pro Jahr.
Das heißt, ein solches pneumatisches Speicher-/Erzeugungssystem ist fast dreimal günstiger als der Kauf einer Autobatterie pro Jahr!
Und ich habe der elektrischen Batterie noch keine separate Ladung hinzugefügt, die sie zweifellos benötigt.
So ist das.
Diese Berechnungen haben mich gelinde gesagt überrascht. Natürlich gibt es keinen Wirkungsgrad - wir pumpen 1,5 - 2 kW ein, wir bekommen 200-250, aber mir persönlich passt das.
Sie können versuchen, etwas anders zu rechnen: Die pneumatische Batterie erzeugt nachts direkt an der Batterie und Sie können ungefähr abschätzen, um wie viel sich die Entladetiefe verringert und dementsprechend, wie viel seltener Sie die elektrische Batterie wechseln müssen, und dementsprechend, Was Wirtschaftlichkeit diese Idee.
Wenn das System um das 2- bis 10-fache erhöht wird, wird sich die Effizienz theoretisch noch weiter verbessern.
Es sieht so aus, als wäre es an der Zeit, umfassende Experimente zu starten. Ich habe fast alles aus dem Set, außer dem pneumatischen Motor, aber ich kaufe es entweder für 50 Griwna (6 $) oder, was teurer ist, ich bitte jemanden, es vorübergehend zu verwenden.

Die einfachste Batterie dieser Art ist eine normale. Gaszylinder, in den der Kompressor im Moment der Spitzenstromerzeugung Luft unterpumpt hoher Druck. Wenn die Energieproduktion sinkt oder umgekehrt der Verbrauch stark ansteigt, öffnet sich das Ventil und die austretende Druckluft dreht die Generatorturbine. Der Wirkungsgrad einer solchen Anlage erweist sich als relativ gering, aber angesichts der Tatsache, dass bei Produktionsspitzen oft Energie einfach verschwendet wird und den umgebenden Raum erwärmt, sollte auch dieser Zusatz nicht vernachlässigt werden.

Wie können Sie die Effizienz steigern und die relativen Kosten eines solchen Systems senken? In einem Setup namens Druckluft Energiespeicher(CAES), erstmals 1991 von den Vereinigten Staaten in McIntosh, Alabama, gebaut. Als Reservoir dient eine natürliche unterirdische Salzgrotte. Die Salzschicht lässt keine Luft durch, auch nicht darunter hoher Druck- Salzstaub mit kleinen Körnern dichtet die kleinsten Risse ab, die in der Dicke der Formation auftreten können. Luft in die Höhle mit einem Volumen von 538.000 Kubikmetern. von einem Kompressor auf einen Druck von 77 Atmosphären gepumpt. Wenn der Stromverbrauch im Netz unerwartet ansteigt, entweicht Luft und gibt Strom an das System ab. Die Zeit zum Entleeren des Tanks auf einen niedrigeren Betriebsdruck von 46 atm beträgt 26 Stunden, in denen die Station 110 MW Leistung produziert.

Wie kann die Effizienz des Systems gesteigert werden? Druckluft dreht das Laufrad nicht alleine, sondern wird mit Erdgas vermischt und der Gasturbine zugeführt. Großer Teil Die Leistung einer Gasturbine (bis zu zwei Drittel) wird normalerweise für den Antrieb des Kompressors aufgewendet, der Luft hineinpumpt – hier erzielen wir erhebliche Einsparungen. Darüber hinaus wird die Luft vor dem Eintritt in die Turbine im Wärmetauscher (Rekuperator) mit Verbrennungsprodukten erhitzt, was ebenfalls zur Effizienz beiträgt.

Insgesamt bietet dieses Schema, vergleichbar mit einer herkömmlichen Gasturbine, eine Reduzierung des Gasverbrauchs um 60 bis 70 %, einen schnellen Start aus dem kalten Zustand (mehrere Minuten) und Gute Arbeit bei geringer Belastung. Der Bau der Mcntosh-Station dauerte 30 Monate und kostete 65 Millionen US-Dollar (trotz der Anwesenheit einer natürlichen Salzhöhle).

Zusätzlich zum Projekt in Alabama haben die Deutschen 1978 in Huntorf einen 290-MW-Speicher (2 Stunden Betrieb) in zwei Salzhöhlen in einer Tiefe von 600...800 m mit einem Druckbereich von 50... in Betrieb genommen. 70 Atmosphären. Der Speicher diente ursprünglich als heiße Reserve für die Industrie im Nordwesten Deutschlands und dient heute der Glättung von Produktionsspitzen. Windkraftanlagen.

Zu Sowjetzeiten war der Bau einer pneumatischen 1050-MW-Batterie im Donbass geplant, aber leider blieb, wie bei vielen Projekten dieser Jahre, alles auf dem Papier.

Nun, ein Video von den Projektentwicklern.

Eine Höhle, ein Kompressor und eine Gasturbine – so funktioniert es pneumatischer Speicher Energie. In den USA wurde das erste Gerät dieser Art 1991 in McIntosh, Alabama, gebaut. Sein Zweck ist die Glättung von Spitzenlasten in Kraftwerken.

Im Akkumulationsmodus wird Luft durch Kompressoren in einen unterirdischen Speicher (natürliche Salzgrotte) mit einem Volumen von 538.000 Kubikmetern getrieben. bis zu einem Druck von 77 atm. Wenn der Stromverbrauch im Netz unerwartet ansteigt, entweicht Luft und gibt Strom an das System ab. Die Zeit zum Entleeren des Tanks auf einen niedrigeren Betriebsdruck von 46 atm beträgt 26 Stunden, in denen die Station 110 MW Leistung produziert.

Die verdichtete Luft dreht die Turbine nicht selbstständig, sondern gelangt in die Gasturbine. Da normalerweise 2/3 der Leistung einer Gasturbine für den Antrieb des Kompressors aufgewendet werden, der Luft hineinpumpt, werden erhebliche Einsparungen erzielt. Vor dem Eintritt in die Turbine wird die Luft in einem Wärmetauscher (Rekuperator) mit Verbrennungsprodukten erhitzt, was ebenfalls zur Effizienz beiträgt.

Sie stellen eine Reduzierung des Gasverbrauchs um 60 bis 70 % im Vergleich zu einer herkömmlichen Gasturbine, einen schnellen Start aus dem kalten Zustand (mehrere Minuten) und einen guten Betrieb bei niedrigen Lasten fest.

Der Bau der Mcntosh-Station dauerte 30 Monate und kostete 65 Millionen US-Dollar.

Das Alabama-Projekt ist nicht einzigartig. Bereits 1978 haben die Deutschen in Huntorf in zwei Salzgrotten in einer Tiefe von 600...800 m und einem Druckbereich von 50...70 atm einen 290-MW-Speicher (2 Stunden Betrieb) in Betrieb genommen. Der Speicher diente ursprünglich als heiße Reserve für die Industrie im Nordwesten Deutschlands und dient heute der Glättung von Leistungsspitzen bei Windparks.

Sie schreiben, dass sie während der Sowjetzeit im Donbass planten, in derselben Höhle eine 1050-MW-Pneumatikbatterie zu installieren, deren Schicksal unbekannt ist.

Im Jahr 2012 wurde in Texas neben einem 2-Megawatt-Windpark ein pneumatischer 500-MWh-Speicher eröffnet, es gibt jedoch nur wenige Einzelheiten dazu.

Ein Behälter mit Luft oder einem anderen Gas, der an eine Leitung angeschlossen und mit einem Sicherheitsventil ausgestattet ist, das auf einen bestimmten Druck geregelt wird. Ein pneumatischer Speicher ist ein notwendiges Element von Sandblas- und Sandschießmaschinen zur Herstellung von ... ... Metallurgisches Wörterbuch

pneumatischer Speicher- pneumatinis akumuliatorius statusas T sritis Energetika apibrėžtis Suslėgtų dujų arba oro energijos kaupiklis. atitikmenys: engl. pneumatischer Speicher vok. Druckluftspeicher, m rus. pneumatischer Speicher, m; pneumatischer Speicher, m pranc.… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

PNEUMATISCHER AKKUMULATOR- ein Tank mit Luft (oder einem anderen Gas), der an den Luftkanal angeschlossen und mit einer Sicherheitsvorrichtung ausgestattet ist. Ventil, das auf einen vorgegebenen Maximaldruck geregelt wird. Wird in komplexen pneumatischen Anwendungen eingesetzt. Netzwerke zum Ausgleich des Betriebsdrucks, auf Windkraftanlagen... ... Großes enzyklopädisches polytechnisches Wörterbuch

Batterie (Begriffsklärung)- Batterie (lat. Accumulator Collector, von lat. accumulo sammeln, akkumulieren) ein Gerät zur Speicherung von Energie für den Zweck ihrer späteren Verwendung. Autobatterie Batterie, die in einem Auto verwendet wird... ... Wikipedia

Batterie- Dieser Begriff hat andere Bedeutungen, siehe Batterie (Bedeutungen). Batterie (lat. Akkumulatorsammler, von lat. accumulo sammeln, akkumulieren) ein Gerät zur Speicherung von Energie zum Zweck ihrer späteren Verwendung, ... ... Wikipedia

BATTERIE- (vom lateinischen Akkumulatorsammler) ein Gerät zur Speicherung von Energie zum Zweck ihrer späteren Verwendung. 1) Elektrische Batterie wandelt elektrische Energie in chemische Energie um und sorgt bei Bedarf für die Rückwandlung;... ... Großes enzyklopädisches Wörterbuch

BATTERIE Moderne Enzyklopädie

Batterie- (vom lateinischen Akkumulatorsammler), ein Gerät zur Speicherung von Energie zum Zweck ihrer späteren Verwendung. 1) Elektrische Batterie Galvanische Zelle wiederverwendbar; wandelt elektrische Energie in chemische Energie um und... Illustriertes enzyklopädisches Wörterbuch

Batterie- A; m. Ein Gerät zur Speicherung von Energie zum Zweck ihrer späteren Verwendung. Thermisch, elektrisch u. a. Laden Sie a auf. ◁ Wiederaufladbar, oh, oh. Ein Panzer. Und die Batterie. * * * Batterie (von lat. Akkumulatorsammler), ein Gerät zur Speicherung... ... Enzyklopädisches Wörterbuch

Batterie- (lat. Akkumulatorsammler, von accumulo sammeln, ansammeln) eine Vorrichtung zur Speicherung von Energie für den Zweck ihrer späteren Verwendung. Je nach Art der gespeicherten Energie werden A. unterschieden: elektrische, hydraulische, thermische,... ... Große sowjetische Enzyklopädie

Die Kette des technologischen Zyklus der Stromerzeugung umfasst zwangsläufig ein Glied wie einen Speicher (Batterie). IN traditionelle Wege Bei der Stromerzeugung werden Energiereserven in einer vorläufigen, „nichtelektrischen“ Form angesammelt, und dieses Bindeglied, der Energiespeicher, befindet sich direkt vor dem elektrischen Generator.

Der Stausee des Wasserkraftwerks ist auf Stauung ausgelegt potenzielle Energie Flusswasser im Schwerefeld der Erde und hebt es mit Hilfe eines Damms auf eine bestimmte Höhe. Wärmekraftwerk sammelt in seinen Lagereinrichtungen die für den unterbrechungsfreien Betrieb notwendigen Reserven an festen oder flüssigen Brennstoffen oder liefert diese über Pipelines Erdgas, dessen Brennwert die erforderliche Energieversorgung gewährleistet. Die Reaktorstäbe von Kernkraftwerken stellen einen Kernbrennstoffvorrat dar, der über eine bestimmte Ressource an Kernenergie zur Nutzung verfügt.

Der Konstantleistungsmodus ist für alle aufgeführten Stromerzeugertypen verfügbar. Die erzeugte Energiemenge wird reguliert durch in weiten Grenzen abhängig von der Höhe des unmittelbaren Energieverbrauchs. Alternative Quellen (Wind-, Gezeiten-, Geothermie- und Solarenergie) können keine Garantie bieten konstante Leistung Generator auf den erforderlichen Wert dieser Moment Ebene. Der Speicher ist daher weniger ein Speicher für Ressourcen als vielmehr ein Dämpfungsgerät, wodurch der Energieverbrauch weniger von Schwankungen der Quellenleistung abhängig wird. Die Energie der Quelle wird im Speicher gespeichert und später bei Bedarf in Form verbraucht elektrische Energie. Darüber hinaus hängt der Preis stark von den Kosten des Antriebs ab.

Ein charakteristisches Merkmal des Speichers alternativer Energiequellen ist, dass die darin gespeicherte Energie für andere Zwecke genutzt werden kann. Mit ihrer Hilfe können beispielsweise starke und superstarke Magnetfelder erzeugt werden.

Die in Physik und Energie akzeptierten Maßeinheiten für Energie und die Beziehungen zwischen ihnen: 1 kWh oder 1000 W 3600 s – das Gleiche wie 3,6 MJ. Dementsprechend entspricht 1 MJ 1/3,6 kWh, also 0,278 kWh

Einige gängige Energiespeichergeräte:

Machen wir gleich eine Reservierung: Diese Bewertung ist es nicht vollständige Klassifizierung Neben den im Energiesektor verwendeten Speichergeräten gibt es neben den hier besprochenen auch Wärme-, Feder-, Induktions- und verschiedene andere Arten von Energiespeichern.

1. Kondensatorspeicher

Die von einem 1-F-Kondensator bei einer Spannung von 220 V gespeicherte Energie beträgt: E = CU2 /2 = 1 2202 /2 kJ = 24 200 J = 0,0242 MJ ~ 6,73 Wh. Das Gewicht eines solchen Elektrolytkondensators kann 120 kg erreichen. Pro Masseneinheit spezifische Energie Es stellt sich heraus, dass er etwas über 0,2 kJ/kg beträgt. Ein stündlicher Betrieb des Antriebs ist bei einer Belastung von bis zu 7 W möglich. Elektrolytkondensator kann bis zu 20 Jahre dauern. Ionistoren (Superkondensatoren) haben eine hohe Energie- und Leistungsdichte (ca. 13 Wh/l = 46,8 kJ/l bzw. bis zu 6 kW/l) mit einer Lebensdauer von ca. 1 Million Ladezyklen. Der unbestreitbare Vorteil eines Kondensatorspeichers ist die Möglichkeit, die angesammelte Energie in kurzer Zeit zu nutzen.

2. Schwerkraftspeichergeräte

Energiespeicher vom Typ Rammgerät speichern Energie beim Anheben eines Rammgeräts mit einem Gewicht von 2 Tonnen oder mehr auf eine Höhe von etwa 4 m. Durch die Bewegung des beweglichen Teils des Rammgeräts wird die potentielle Energie des Körpers freigesetzt und an den Rammgerät abgegeben Stromgenerator. Die erzeugte Energiemenge E = mgh beträgt im Idealfall (ohne Berücksichtigung von Reibungsverlusten) ~ 2000 10 4 kJ = 80 kJ ~ 22,24 Wh. Die spezifische Energie pro Masseneinheit einer Kopra-Frau beträgt gleich 0,04 kJ/kg. Innerhalb einer Stunde ist das Laufwerk in der Lage, eine Last von bis zu 22 W bereitzustellen. Erwartete Lebensdauer mechanische Konstruktion 20 Jahre überschreitet. Die von einem Körper in einem Gravitationsfeld gespeicherte Energie kann auch in kurzer Zeit verbraucht werden, was ein Vorteil dieser Option ist.

Der Hydrospeicher nutzt die Energie von Wasser (ca. 8-10 Tonnen schwer), das aus einem Brunnen in den Tank eines Wasserturms gepumpt wird. In umgekehrter Bewegung dreht das Wasser unter dem Einfluss der Schwerkraft die Turbine des elektrischen Generators. Eine herkömmliche Vakuumpumpe kann Wasser problemlos bis zu einer Höhe von 10 m pumpen. Die gespeicherte Energie beträgt E = mgh ~ 10000 8 10 J = 0,8 MJ = 0,223 kW/Stunde. Die spezifische Energie pro Masseneinheit beträgt 0,08 kJ/kg. Die vom Antrieb bereitgestellte Last für eine Stunde liegt bei 225 W. Der Antrieb kann 20 Jahre oder länger halten. Der Windmotor kann die Pumpe direkt antreiben (ohne Energie in Strom umzuwandeln, was mit gewissen Verlusten verbunden ist); das Wasser im Turmspeicher kann bei Bedarf für andere Zwecke genutzt werden.

3. Schwungradbasierter Speicher

Die kinetische Energie eines rotierenden Schwungrads wird wie folgt bestimmt: E = J w2/2, J bedeutet das Eigenträgheitsmoment des Metallzylinders (da er sich um die Symmetrieachse dreht), w ist die Winkelgeschwindigkeit der Drehung.

Mit Radius R und Höhe H hat der Zylinder ein Trägheitsmoment:

J = M R^2 /2 = pi * p R^4 H/2

Dabei ist p die Dichte des Metalls – das Material des Zylinders, das Produkt pi* R^2 H ist sein Volumen.

Maximal möglich lineare Geschwindigkeit Punkte auf der Zylinderoberfläche Vmax (ca. 200 m/s für ein Stahlschwungrad).

Vmax = wmax*R, woraus wmax = Vmax/R

Maximal mögliche Rotationsenergie Emax = J wmax^2/2 = 0,25 pi*p R2^2 H V2max = 0,25 M Vmax^2

Die Energie pro Masseneinheit beträgt: Emax/M = 0,25 Vmax^2

Wenn das zylindrische Schwungrad aus Stahl besteht, beträgt die spezifische Energie etwa 10 kJ/kg. Ein 200 kg schweres Schwungrad (mit linearen Abmessungen H = 0,2 m, R = 0,2 m) speichert Energie Emax = 0,25 pi 8000 0,22 0,2 ​​2002 ~ 2 MJ ~ 0,556 kWh. Die maximale Belastung, die der Schwungradspeicher für eine Stunde bereitstellt, ist nicht der Fall 560 W überschreiten. Das Schwungrad kann durchaus 20 Jahre oder länger halten. Vorteile: schnelle Freisetzung der angesammelten Energie, Möglichkeit einer deutlichen Verbesserung der Eigenschaften durch Materialauswahl und -wechsel geometrische Eigenschaften Schwungrad.

4. Lagerung in Form einer Chemikalie Batterie(Bleisäure)

Ein klassischer Akku mit einer Kapazität von 190 Ah ist bei einer Ausgangsspannung von 12 V und 50 % Entladung in der Lage, 9 Stunden lang einen Strom von etwa 10 A zu liefern. Die freigesetzte Energie beträgt 10 A 12 V 9 h = 1,08 kWh oder etwa 3,9 MJ pro Zyklus. Bei einer Batteriemasse von 65 kg ergibt sich eine spezifische Energie von 60 kJ/kg. Die maximale Belastung, die der Akku eine Stunde lang bereitstellen kann, überschreitet 1080 W nicht. Garantiezeit Die Lebensdauer einer hochwertigen Batterie liegt je nach Nutzungsintensität bei 3 – 5 Jahren. Es ist möglich, Strom direkt aus der Batterie mit einem Ausgangsstrom von mehreren Tausend Ampere und einer Ausgangsspannung von 12 V zu beziehen, was dem Automobilstandard entspricht. Viele Geräte, die für eine konstante Spannung von 12 V ausgelegt sind, sind mit der Batterie kompatibel; es sind 12/220-V-Wandler mit unterschiedlicher Ausgangsleistung erhältlich.

5. Pneumatische Lagerung

Luft, die in einen Stahltank mit einem Volumen von 1 Kubikmeter und einem Druck von 40 Atmosphären gepumpt wird, verrichtet Arbeit unter Bedingungen isothermer Expansion. Die Arbeit A, die ein ideales Gas unter den Bedingungen T=const verrichtet, wird nach der Formel bestimmt:

A = (M / mu) R T ln (V2 / V1)

Dabei ist M die Masse des Gases, mu die Masse von 1 Mol desselben Gases, R = 8,31 J/(mol K), T die auf der absoluten Kelvin-Skala berechnete Temperatur, V1 und V2 die Anfangs- und Endtemperatur vom Gas eingenommenes Volumen (bei dieser Ausdehnung beträgt V2 / V1 = 40). Luftdruck im Tank). Für die isotherme Expansion gilt das Boyle-Marriott-Gesetz: P1V1 = P2 V2. Nehmen wir T = 298 0K (250C) Für Luft M/mu ~ 40: 0,0224 = 1785,6 Mol Substanz, Gas leistet A = 1785,6 8,31 298 ln 50 ~ 16 MJ ~ 4,45 kWh pro Zyklus. Die Wände des Tanks, die für einen Druck von 40-50 Atmosphären ausgelegt sind, müssen eine Dicke von mindestens 5 mm haben, und daher beträgt die Masse des Speichers etwa 250 kg. Gespeicherte Daten pneumatischer Speicher die spezifische Energie beträgt 64 kJ/kg. Die maximale Leistung des pneumatischen Speichers während einer Betriebsstunde beträgt 4,5 kW. Garantierte Lebensdauer, wie die meisten leistungsbasierten Laufwerke mechanische Arbeit ihre Bauteile sind 20 Jahre alt. Vorteile dieser Art der Lagerung: die Möglichkeit, den Tank unter der Erde zu platzieren; Der Vorratsbehälter kann mit entsprechender Ausrüstung eine Standard-Gasflasche sein; der Windmotor ist in der Lage, die Bewegung direkt auf die Kompressorpumpe zu übertragen. Darüber hinaus nutzen viele Geräte direkt die gespeicherte Energie der Druckluft in einem Tank.

Wir stellen die Parameter der betrachteten Arten von Energiespeichern in einer Übersichtstabelle dar: