संपीड़ित वायु ऊर्जा भंडारण (सीएईएस) - वायवीय ऊर्जा भंडारण। वायवीय ऊर्जा संचायक कैसे काम करता है? रासायनिक संचायकों की ऊर्जा क्षमता

हवा या अन्य गैस का एक भंडार जो एक वाहिनी से जुड़ा होता है और एक निर्दिष्ट दबाव के लिए नियंत्रित सुरक्षा वाल्व से सुसज्जित होता है। वायवीय संचायक रेत उड़ाने और रेत निकालने वाली मशीनों के निर्माण के लिए एक आवश्यक तत्व है... ... धातुकर्म शब्दकोश

वायवीय संचायक- न्यूमेटिनिस एक्युमुलिएटोरियस स्टेटसस टी स्रिटिस एनर्जेटिक एपिब्रेजटिस सुसलगेटो ड्यूज अरबा ओरो एनर्जिजोस कॉपिक्लिस। atitikmenys: अंग्रेजी. वायवीय संचायक वोक। Druckluftspeicher, एम रूस। वायवीय संचायक, एम; वायवीय संचायक, एम प्रैंक।… … Aiškinamasis šilumės ir Branduolinės technikos टर्मिनस žodynas

वायवीय संचायक- हवा (या अन्य गैस) वाला एक टैंक, वायु वाहिनी से जुड़ा हुआ और एक सुरक्षा उपकरण से सुसज्जित। वाल्व, जो किसी दिए गए अधिकतम दबाव पर नियंत्रित होता है। जटिल वायवीय अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है। पवन-विद्युत पर परिचालन दबाव को बराबर करने के लिए नेटवर्क... ... बिग इनसाइक्लोपीडिक पॉलिटेक्निक डिक्शनरी

बैटरी (बहुविकल्पी)- बैटरी (अक्षांश संचायक संग्राहक, अव्य. संचयक संग्रह से, संचय) इसके बाद के उपयोग के उद्देश्य से ऊर्जा भंडारण के लिए एक उपकरण। कार बैटरी एक रिचार्जेबल बैटरी है जिसका उपयोग कार में किया जाता है... ...विकिपीडिया

बैटरी- इस शब्द के अन्य अर्थ हैं, बैटरी (अर्थ) देखें। बैटरी (अव्य. संचायक संग्राहक, अव्य. से. एक्युमुलो संग्रह, संचय) इसके बाद के उपयोग के उद्देश्य से ऊर्जा भंडारण के लिए एक उपकरण, ... ... विकिपीडिया

बैटरी- (लैटिन संचायक कलेक्टर से) इसके बाद के उपयोग के उद्देश्य से ऊर्जा भंडारण के लिए एक उपकरण। 1) एक विद्युत बैटरी विद्युत ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करती है और, आवश्यकतानुसार, विपरीत रूपांतरण प्रदान करती है;... ... बड़ा विश्वकोश शब्दकोश

बैटरी आधुनिक विश्वकोश

बैटरी- (लैटिन संचायक कलेक्टर से), इसके बाद के उपयोग के उद्देश्य से ऊर्जा भंडारण के लिए एक उपकरण। 1) इलेक्ट्रिक बैटरी बिजली उत्पन्न करनेवाली सेलपुन: प्रयोज्य; विद्युत ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है और... सचित्र विश्वकोश शब्दकोश

बैटरी- ए; एम. इसके बाद के उपयोग के उद्देश्य से ऊर्जा भंडारण के लिए एक उपकरण। थर्मल, इलेक्ट्रिकल ए. आरोप ए. ◁ रिचार्जेबल, ओह, ओह। एक टैंक। और बैटरी. * * *बैटरी (लैटिन संचायक कलेक्टर से), भंडारण के लिए एक उपकरण... ... विश्वकोश शब्दकोश

बैटरी- (अव्य. संचायक संग्राहक, एक्युमुलो कलेक्ट से, संचय) इसके बाद के उपयोग के उद्देश्य से ऊर्जा भंडारण के लिए एक उपकरण। संचित ऊर्जा के प्रकार के आधार पर, ए को प्रतिष्ठित किया जाता है: विद्युत, हाइड्रोलिक, थर्मल,... ... महान सोवियत विश्वकोश

ऐसी सबसे सरल बैटरी एक नियमित बैटरी है। गैस सिलिन्डर, जिसमें चरम बिजली उत्पादन के समय कंप्रेसर हवा को पंप करता है उच्च दबाव. जब ऊर्जा उत्पादन कम हो जाता है या, इसके विपरीत, इसकी खपत तेजी से बढ़ जाती है, तो वाल्व खुल जाता है और बाहर निकलने वाली संपीड़ित हवा जनरेटर टरबाइन को घुमा देती है। इस तरह की स्थापना की दक्षता अपेक्षाकृत कम हो जाती है, लेकिन इस तथ्य को देखते हुए कि अक्सर चरम उत्पादन पर ऊर्जा बर्बाद हो जाती है, जिससे आसपास का स्थान गर्म हो जाता है, यहां तक ​​​​कि इस अतिरिक्त को भी नजरअंदाज नहीं किया जाना चाहिए।

आप ऐसी प्रणाली की दक्षता कैसे बढ़ा सकते हैं और सापेक्ष लागत कैसे कम कर सकते हैं? एक सेटअप में कहा जाता है संपीड़ित हवाएनर्जी स्टोरेज (CAES), पहली बार अमेरिका द्वारा 1991 में मैकिन्टोश, अलबामा में बनाया गया था। एक प्राकृतिक भूमिगत नमक गुफा का उपयोग जलाशय के रूप में किया जाता है। नमक की परत नीचे से भी हवा को गुजरने नहीं देती उच्च दबाव- छोटे दाने, नमक की धूल संरचना की मोटाई में दिखाई देने वाली छोटी-छोटी दरारों को सील कर देती है। 538 हजार घन मीटर की मात्रा के साथ गुफा में हवा। एक कंप्रेसर द्वारा 77 वायुमंडल के दबाव पर पंप किया गया। जब ग्रिड पर बिजली की खपत अप्रत्याशित रूप से बढ़ जाती है, तो हवा बाहर निकल जाती है और सिस्टम में बिजली छोड़ती है। 46 एटीएम के कम परिचालन दबाव पर टैंक को खाली करने का समय 26 घंटे है, जिसके दौरान स्टेशन 110 मेगावाट बिजली का उत्पादन करता है।

सिस्टम की कार्यक्षमता कैसे बढ़ाएं? संपीड़ित हवा प्ररित करनेवाला को अपने आप नहीं घुमाती है, बल्कि प्राकृतिक गैस के साथ मिश्रित होती है और गैस टरबाइन को आपूर्ति की जाती है। के सबसेगैस टरबाइन की शक्ति (दो-तिहाई तक) आमतौर पर कंप्रेसर को चलाने पर खर्च की जाती है, जो इसमें हवा पंप करता है - यहीं से हमें महत्वपूर्ण बचत मिलती है। इसके अतिरिक्त, टरबाइन में प्रवेश करने से पहले, हवा को दहन उत्पादों के साथ हीट एक्सचेंजर (रिकुपरेटर) में गर्म किया जाता है, जिससे दक्षता भी बढ़ती है।

कुल मिलाकर, एक पारंपरिक गैस टरबाइन के बराबर होने के कारण, यह योजना गैस की खपत में 60...70% की कमी प्रदान करती है, ठंडी अवस्था से त्वरित शुरुआत (कई मिनट) और अच्छा कामकम भार पर. मैकनटोश स्टेशन को बनाने में 30 महीने लगे और इसकी लागत 65 मिलियन डॉलर थी (प्राकृतिक नमक गुफा की उपस्थिति के बावजूद भी)।

अलबामा में परियोजना के अलावा, 1978 में हंटोर्फ़ में, जर्मनों ने 50... की दबाव सीमा के साथ 600...800 मीटर की गहराई पर दो नमक गुफाओं में 290 मेगावाट की भंडारण सुविधा (2 घंटे का संचालन) शुरू की। 70 वायुमंडल. भंडारण सुविधा मूल रूप से उत्तर पश्चिमी जर्मनी में उद्योग के लिए एक हॉट रिज़र्व के रूप में काम करती थी और अब इसका उपयोग पवन फार्म उत्पादन में चोटियों को कम करने के लिए किया जाता है।

सोवियत काल में, डोनबास में 1050 मेगावाट की वायवीय बैटरी बनाने की योजना बनाई गई थी, लेकिन अफसोस, उन वर्षों की कई परियोजनाओं की तरह, सब कुछ कागज पर ही रह गया।

खैर, प्रोजेक्ट डेवलपर्स का एक वीडियो।

ज्ञान की पारिस्थितिकी। विज्ञान और प्रौद्योगिकी: ऊर्जा क्षेत्र में नई प्रौद्योगिकियों के सक्रिय विकास के संदर्भ में, बिजली भंडारण उपकरण एक प्रसिद्ध प्रवृत्ति है। यह बिजली कटौती या ऊर्जा की पूर्ण कमी की समस्या का उच्च गुणवत्ता वाला समाधान है।

एक प्रश्न है: "किसी भी स्थिति में कौन सी ऊर्जा भंडारण विधि बेहतर है?". उदाहरण के लिए, सौर या पवन संयंत्र से सुसज्जित निजी घर या झोपड़ी के लिए मुझे ऊर्जा भंडारण की कौन सी विधि चुननी चाहिए? जाहिर है, इस मामले में कोई भी बड़े पंप वाले स्टोरेज स्टेशन का निर्माण नहीं करेगा, लेकिन एक बड़े टैंक को स्थापित करना संभव है, इसे 10 मीटर की ऊंचाई तक बढ़ाया जा सकता है। लेकिन क्या ऐसी स्थापना सूर्य की अनुपस्थिति में निरंतर बिजली आपूर्ति बनाए रखने के लिए पर्याप्त होगी?

उठने वाले प्रश्नों का उत्तर देने के लिए, बैटरियों के मूल्यांकन के लिए कुछ मानदंड विकसित करना आवश्यक है जो हमें वस्तुनिष्ठ मूल्यांकन प्राप्त करने की अनुमति देंगे। और ऐसा करने के लिए, आपको विभिन्न ड्राइव मापदंडों पर विचार करने की आवश्यकता है जो आपको संख्यात्मक अनुमान प्राप्त करने की अनुमति देते हैं।

क्षमता या संचित शुल्क?

कार बैटरी के बारे में बात करते या लिखते समय, वे अक्सर एक मान का उल्लेख करते हैं जिसे बैटरी क्षमता कहा जाता है और इसे एम्पीयर-घंटे (छोटी बैटरी के लिए - मिलीएम्प-घंटे में) में व्यक्त किया जाता है। लेकिन, सख्ती से कहें तो, एम्पीयर-घंटा क्षमता की एक इकाई नहीं है। विद्युत सिद्धांत में, धारिता को फैराड में मापा जाता है। और एम्पीयर-घंटा आवेश मापने की एक इकाई है! अर्थात्, संचित चार्ज को बैटरी की एक विशेषता माना जाना चाहिए (और ऐसा कहा जाता है)।

भौतिकी में आवेश को कूलॉम में मापा जाता है। एक कूलम्ब एक कंडक्टर के माध्यम से एक सेकंड में 1 एम्पीयर की धारा पर पारित चार्ज की मात्रा है। चूँकि 1 C/s 1 A के बराबर है, तो, घंटों को सेकंड में परिवर्तित करने पर, हम पाते हैं कि एक एम्पीयर-घंटा 3600 C के बराबर होगा।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि कूलम्ब की परिभाषा से भी यह स्पष्ट है कि चार्ज एक निश्चित प्रक्रिया को दर्शाता है, अर्थात् एक कंडक्टर से गुजरने वाली धारा की प्रक्रिया। यही बात दूसरी मात्रा के नाम से भी निकलती है: एक एम्पीयर-घंटा तब होता है जब एक एम्पीयर की धारा किसी चालक से एक घंटे तक प्रवाहित होती है।

पहली नजर में ऐसा लग सकता है कि यहां किसी तरह की विसंगति है. आख़िरकार, अगर हम ऊर्जा संरक्षण की बात कर रहे हैं, तो किसी भी बैटरी में जमा हुई ऊर्जा को जूल में मापा जाना चाहिए, क्योंकि भौतिकी में जूल ऊर्जा माप की इकाई है। लेकिन आइए याद रखें कि कंडक्टर में करंट तभी होता है जब कंडक्टर के सिरों पर संभावित अंतर होता है, यानी कंडक्टर पर वोल्टेज लगाया जाता है। यदि बैटरी टर्मिनलों पर वोल्टेज 1 वोल्ट है और कंडक्टर के माध्यम से एक एम्पीयर-घंटे का चार्ज प्रवाहित होता है, तो हम पाते हैं कि बैटरी ने 1 V · 1 Ah = 1 Wh ऊर्जा वितरित की है।

इस प्रकार, बैटरियों के संबंध में संचित ऊर्जा (संग्रहीत ऊर्जा) या संचित (संग्रहीत) चार्ज के बारे में बात करना अधिक सही है। फिर भी, चूंकि "बैटरी क्षमता" शब्द व्यापक है और किसी तरह अधिक परिचित है, हम इसका उपयोग करेंगे, लेकिन कुछ स्पष्टीकरण के साथ, हम ऊर्जा क्षमता के बारे में बात करेंगे।

ऊर्जा क्षमता - पूरी तरह से चार्ज की गई बैटरी द्वारा सबसे कम स्वीकार्य मूल्य पर डिस्चार्ज होने पर निकलने वाली ऊर्जा।

इस अवधारणा का उपयोग करके, हम ऊर्जा क्षमता की लगभग गणना और तुलना करने का प्रयास करेंगे विभिन्न प्रकार केऊर्जा भंडारण उपकरण.

रासायनिक बैटरियों की ऊर्जा क्षमता

पूर्णतःउर्जित विद्युत बैटरी 1 आह की घोषित क्षमता (चार्ज) के साथ, यह सैद्धांतिक रूप से एक घंटे के लिए 1 एम्पीयर का करंट प्रदान करने में सक्षम है (या, उदाहरण के लिए, 0.1 घंटे के लिए 10 ए, या 10 घंटे के लिए 0.1 ए)। लेकिन बहुत अधिक बैटरी डिस्चार्ज करंट से कम कुशल बिजली वितरण होता है, जो गैर-रेखीय रूप से ऐसे करंट के साथ काम करने के समय को कम कर देता है और ओवरहीटिंग का कारण बन सकता है। व्यवहार में, बैटरी की क्षमता की गणना अंतिम वोल्टेज के 20 घंटे के डिस्चार्ज चक्र के आधार पर की जाती है। कार बैटरी के लिए, यह 10.8 V है। उदाहरण के लिए, बैटरी लेबल "55 Ah" पर शिलालेख का अर्थ है कि यह 20 घंटे के लिए 2.75 एम्पीयर का करंट देने में सक्षम है, और टर्मिनलों पर वोल्टेज 10.8 IN से नीचे नहीं गिरेगा। .

बैटरी निर्माता अक्सर संकेत देते हैं तकनीकी निर्देशउनके उत्पादों में, संग्रहित ऊर्जा Wh (व्हा) में है, न कि संग्रहित चार्ज एमएएच (एमएएच) में, जो आम तौर पर सही नहीं है। संग्रहीत चार्ज से संग्रहीत ऊर्जा की गणना करना सामान्य स्थिति में आसान नहीं है: एकीकरण की आवश्यकता है तात्कालिक शक्ति, बैटरी द्वारा उसके डिस्चार्ज होने के पूरे समय के लिए जारी किया जाता है। यदि अधिक सटीकता की आवश्यकता नहीं है, तो एकीकरण के बजाय, आप वोल्टेज और वर्तमान खपत के औसत मूल्यों का उपयोग कर सकते हैं और सूत्र का उपयोग कर सकते हैं:

1 क = 1 वी 1 आह।

अर्थात्, संग्रहीत ऊर्जा (Wh में) लगभग संग्रहीत चार्ज (Ah में) और औसत वोल्टेज (वोल्ट में) के उत्पाद के बराबर है: इ = क्यू · यू. उदाहरण के लिए, यदि 12-वोल्ट बैटरी की क्षमता (सामान्य अर्थ में) 60 Ah बताई गई है, तो संग्रहीत ऊर्जा, यानी इसकी ऊर्जा क्षमता, 720 W घंटे होगी।

गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा भंडारण उपकरणों की ऊर्जा क्षमता

किसी भी भौतिक विज्ञान की पाठ्यपुस्तक में आप पढ़ सकते हैं कि m द्रव्यमान के किसी पिंड को ऊँचाई h तक उठाने पर कुछ बल F द्वारा किया गया कार्य A की गणना सूत्र A = m · g · h द्वारा की जाती है, जहाँ g गुरुत्वाकर्षण का त्वरण है। यह सूत्र उस स्थिति में घटित होता है जब शरीर धीरे-धीरे चलता है और घर्षण बलों की उपेक्षा की जा सकती है। गुरुत्वाकर्षण के विरुद्ध काम करना इस बात पर निर्भर नहीं करता है कि हम शरीर को कैसे उठाते हैं: लंबवत (जैसे घड़ी पर वजन), एक झुके हुए विमान के साथ (जैसे किसी पहाड़ पर स्लेज खींचते समय) या किसी अन्य तरीके से।

सभी मामलों में, कार्य A = m · g · h. शरीर को उसके मूल स्तर पर नीचे गिराते समय, गुरुत्वाकर्षण बल उतना ही कार्य करेगा जितना बल F द्वारा शरीर को उठाने के लिए खर्च किया गया था। इसका मतलब यह है कि किसी पिंड को उठाते समय, हमने m · g · h के बराबर काम जमा किया है, यानी उठाए गए शरीर में इस शरीर पर कार्य करने वाले गुरुत्वाकर्षण बल और जिस ऊंचाई तक इसे उठाया गया है, उसके उत्पाद के बराबर ऊर्जा होती है। यह ऊर्जा उस पथ पर निर्भर नहीं करती है जिसके साथ उत्थान हुआ था, बल्कि केवल शरीर की स्थिति (जिस ऊंचाई तक इसे उठाया गया है या शरीर की प्रारंभिक और अंतिम स्थिति के बीच ऊंचाई का अंतर) से निर्धारित होता है और है स्थितिज ऊर्जा कहलाती है।

इस सूत्र का उपयोग करते हुए, आइए हम जमीन के स्तर (या हाइड्रोजनरेटर टरबाइन के स्तर) से 10 मीटर ऊपर उठाए गए 1000 लीटर की क्षमता वाले टैंक में पंप किए गए पानी के द्रव्यमान की ऊर्जा क्षमता का अनुमान लगाएं। आइए मान लें कि टैंक एक घन के आकार का है जिसके किनारे की लंबाई 1 मीटर है। फिर, लैंड्सबर्ग की पाठ्यपुस्तक के सूत्र के अनुसार, A = 1000 kg · (9.8 m/s2) · 10.5 m = 102900 kg · m2/ एस2. लेकिन 1 किलो m2/s2 1 जूल के बराबर है, और जब इसे वाट घंटे में परिवर्तित किया जाता है, तो हमें केवल 28.583 वाट घंटे मिलते हैं। अर्थात्, 720 वाट-घंटे की पारंपरिक इलेक्ट्रिक बैटरी की क्षमता के बराबर ऊर्जा क्षमता प्राप्त करने के लिए, आपको टैंक में पानी की मात्रा 25.2 गुना बढ़ाने की आवश्यकता है।

टैंक की रिब लंबाई लगभग 3 मीटर होनी चाहिए। वहीं, इसकी ऊर्जा क्षमता 845 वॉट-घंटे के बराबर होगी। यह एक बैटरी की क्षमता से अधिक है, लेकिन इंस्टॉलेशन वॉल्यूम पारंपरिक लेड-जिंक कार बैटरी के आकार से काफी बड़ा है। इस तुलना से पता चलता है कि किसी निश्चित प्रणाली में संग्रहीत ऊर्जा पर विचार करना उचित नहीं है - स्वयं में ऊर्जा, बल्कि संबंधित प्रणाली के द्रव्यमान या आयतन के संबंध में।

विशिष्ट ऊर्जा क्षमता

इसलिए हम इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि ऊर्जा क्षमता को भंडारण उपकरण या वाहक के द्रव्यमान या आयतन के साथ सहसंबंधित करना उचित है, उदाहरण के लिए, एक टैंक में डाला गया पानी। इस प्रकार के दो संकेतकों पर विचार किया जा सकता है।

हम द्रव्यमान विशिष्ट ऊर्जा क्षमता को इस भंडारण उपकरण के द्रव्यमान से विभाजित भंडारण उपकरण की ऊर्जा क्षमता के रूप में संदर्भित करेंगे।

वॉल्यूमेट्रिक विशिष्ट ऊर्जा क्षमता किसी भंडारण उपकरण की ऊर्जा क्षमता को इस भंडारण उपकरण के आयतन से विभाजित करने पर प्राप्त होगी।

उदाहरण। 12 वोल्ट के लिए डिज़ाइन की गई लेड-एसिड बैटरी पैनासोनिक LC-X1265P का चार्ज 65 एम्पीयर-घंटे है, इसका वजन 20 किलोग्राम है। और आयाम (LxWxH) 350 · 166 · 175 मिमी। t = 20 C पर इसका सेवा जीवन 10 वर्ष है। इस प्रकार, इसकी द्रव्यमान विशिष्ट ऊर्जा तीव्रता 65 · 12 / 20 = 39 वाट-घंटे प्रति किलोग्राम होगी, और इसकी वॉल्यूमेट्रिक विशिष्ट ऊर्जा तीव्रता 65 · 12 / (3.5 · 1.66 · 1.75) = 76.7 वाट-घंटे प्रति घन डेसीमीटर होगी या 0.0767 kWh प्रति घन मापी.

में चर्चा के लिए पिछला अनुभाग 1000 लीटर की मात्रा वाले पानी के टैंक पर आधारित गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा भंडारण उपकरण की विशिष्ट द्रव्यमान ऊर्जा तीव्रता केवल 28.583 वाट-घंटे/1000 किग्रा = 0.0286 Wh/किग्रा होगी, जो द्रव्यमान ऊर्जा तीव्रता से 1363 गुना कम है एक सीसा-जस्ता बैटरी। और यद्यपि सेवा जीवन गुरुत्वाकर्षण भंडारणकाफी बड़ा हो सकता है, फिर भी व्यावहारिक दृष्टिकोण से, एक टैंक बैटरी की तुलना में कम आकर्षक लगता है।

आइए ऊर्जा भंडारण उपकरणों के कुछ और उदाहरण देखें और उनकी विशिष्ट ऊर्जा तीव्रता का मूल्यांकन करें।

ताप संचायक की ऊर्जा क्षमता

ऊष्मा क्षमता किसी पिंड द्वारा 1°C गर्म करने पर अवशोषित ऊष्मा की मात्रा है। ताप क्षमता किस मात्रात्मक इकाई से संबंधित है, इसके आधार पर द्रव्यमान, आयतन और दाढ़ ताप क्षमता को प्रतिष्ठित किया जाता है।

द्रव्यमान विशिष्ट ऊष्मा क्षमता, जिसे केवल विशिष्ट ऊष्मा क्षमता भी कहा जाता है, ऊष्मा की वह मात्रा है जो किसी पदार्थ को प्रति इकाई तापमान पर गर्म करने के लिए प्रति इकाई द्रव्यमान की आपूर्ति की जानी चाहिए। एसआई में इसे किलोग्राम प्रति केल्विन (J kg−1 K−1) से विभाजित जूल में मापा जाता है।

वॉल्यूमेट्रिक ताप क्षमता ऊष्मा की वह मात्रा है जिसे किसी पदार्थ के एक इकाई आयतन को प्रति इकाई तापमान पर गर्म करने के लिए आपूर्ति की जानी चाहिए। एसआई में इसे जूल प्रति घन मीटर प्रति केल्विन (J m−3 K−1) में मापा जाता है।

मोलर ताप क्षमता ऊष्मा की वह मात्रा है जिसे किसी पदार्थ के 1 मोल को प्रति इकाई तापमान पर गर्म करने के लिए आपूर्ति की जानी चाहिए। एसआई में इसे जूल प्रति मोल प्रति केल्विन (J/(mol K)) में मापा जाता है।

मोल अंतर्राष्ट्रीय इकाई प्रणाली में किसी पदार्थ की मात्रा मापने की एक इकाई है। मोल एक प्रणाली में पदार्थ की वह मात्रा है जिसमें समान मात्रा होती है संरचनात्मक तत्व, 0.012 किलोग्राम वजन वाले कार्बन-12 में कितने परमाणु हैं?

विशिष्ट ताप क्षमता पदार्थ के तापमान और अन्य थर्मोडायनामिक मापदंडों से प्रभावित होती है। उदाहरण के लिए, पानी की विशिष्ट ताप क्षमता को मापने से पता चलेगा अलग परिणाम 20°C और 60°C पर. इसके अलावा, विशिष्ट ऊष्मा क्षमता इस बात पर निर्भर करती है कि पदार्थ के थर्मोडायनामिक मापदंडों (दबाव, आयतन, आदि) को कैसे बदलने की अनुमति दी जाती है; उदाहरण के लिए, स्थिर दबाव (सीपी) और स्थिर आयतन (सीवी) पर विशिष्ट ताप क्षमता आम तौर पर भिन्न होती है।

एक से पदार्थ का स्थानान्तरण एकत्रीकरण की अवस्थाप्रत्येक पदार्थ के लिए परिवर्तन के एक विशिष्ट तापमान बिंदु पर ताप क्षमता में अचानक परिवर्तन के साथ-साथ पिघलना बिंदु (संक्रमण) होता है ठोसतरल में), क्वथनांक (तरल का गैस में संक्रमण) और, तदनुसार, विपरीत परिवर्तनों का तापमान: ठंड और संघनन।

कई पदार्थों की विशिष्ट ताप क्षमताएँ संदर्भ पुस्तकों में दी गई हैं, आमतौर पर स्थिर दबाव पर एक प्रक्रिया के लिए। उदाहरण के लिए, विशिष्ट ताप क्षमता तरल जलपर सामान्य स्थितियाँ- 4200 जे/(किलो के); बर्फ - 2100 जे/(किलो के)।

प्रस्तुत आंकड़ों के आधार पर, आप जल ताप संचायक (सार) की ताप क्षमता का अनुमान लगाने का प्रयास कर सकते हैं। मान लीजिए कि इसमें पानी का द्रव्यमान 1000 किलोग्राम (लीटर) है। हम इसे 80 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करते हैं और इसे 30 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा होने तक गर्म होने देते हैं। यदि आप इस तथ्य से परेशान नहीं हैं कि ताप क्षमता अलग-अलग है अलग-अलग तापमान, हम मान सकते हैं कि ऊष्मा संचायक 4200 * 1000 * 50 J ऊष्मा छोड़ेगा। अर्थात्, ऐसे ताप संचायक की ऊर्जा क्षमता 210 मेगाजूल या 58.333 किलोवाट-घंटे ऊर्जा है।

यदि हम इस मान की तुलना पारंपरिक कार बैटरी (720 वाट-घंटे) के ऊर्जा चार्ज से करते हैं, तो हम देखते हैं कि प्रश्न में थर्मल संचायक की ऊर्जा क्षमता लगभग 810 इलेक्ट्रिक बैटरियों की ऊर्जा क्षमता के बराबर है।

ऐसे ताप संचायक की विशिष्ट द्रव्यमान ऊर्जा तीव्रता (उस बर्तन के द्रव्यमान को ध्यान में रखे बिना भी जिसमें गर्म पानी वास्तव में संग्रहीत किया जाएगा और थर्मल इन्सुलेशन का द्रव्यमान) 58.3 kWh/1000 किग्रा = 58.3 Wh/kg होगा। जैसा कि ऊपर गणना की गई है, यह पहले से ही लेड-जिंक बैटरी की द्रव्यमान ऊर्जा तीव्रता से अधिक है, जो कि 39 Wh/kg के बराबर है।

मोटे अनुमान के अनुसार, ताप संचायक एक पारंपरिक संचायक के बराबर है कार बैटरीऔर वॉल्यूमेट्रिक विशिष्ट ऊर्जा क्षमता के अनुसार, चूंकि एक किलोग्राम पानी आयतन का एक डेसीमीटर है, इसलिए इसकी वॉल्यूमेट्रिक विशिष्ट ऊर्जा क्षमता भी 76.7 Wh/kg के बराबर है, जो कि लीड-एसिड बैटरी की वॉल्यूमेट्रिक विशिष्ट ताप क्षमता से बिल्कुल मेल खाती है। सच है, ताप संचायक की गणना में हमने केवल पानी की मात्रा को ध्यान में रखा, हालाँकि टैंक की मात्रा और थर्मल इन्सुलेशन को भी ध्यान में रखना आवश्यक होगा। लेकिन किसी भी मामले में, नुकसान गुरुत्वाकर्षण भंडारण उपकरण जितना बड़ा नहीं होगा।

अन्य प्रकार के ऊर्जा भंडारण उपकरण

लेख "ऊर्जा भंडारण उपकरणों (संचायक) की समीक्षा" कुछ और ऊर्जा भंडारण उपकरणों की विशिष्ट ऊर्जा तीव्रता की गणना प्रदान करता है। आइए वहां से कुछ उदाहरण उधार लें

संधारित्र भंडारण

1 F की संधारित्र क्षमता और 250 V के वोल्टेज के साथ, संग्रहीत ऊर्जा होगी: E = CU2 /2 = 1 ∙ 2502 /2 = 31.25 kJ ~ 8.69 W h। यदि आप इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर का उपयोग करते हैं, तो उनका वजन 120 किलोग्राम हो सकता है। भंडारण उपकरण की विशिष्ट ऊर्जा 0.26 kJ/kg या 0.072 W/kg है। ऑपरेशन के दौरान, ड्राइव एक घंटे के लिए 9 डब्ल्यू से अधिक का भार प्रदान नहीं कर सकता है। जीवनभरइलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर 20 साल तक चल सकते हैं। ऊर्जा घनत्व के संदर्भ में, आयनिस्टर्स रासायनिक बैटरियों के करीब हैं। लाभ: संचित ऊर्जा का उपयोग कम समय में किया जा सकता है।

ग्रेविटी ड्राइव प्रकार संचायक

सबसे पहले, हम 2000 किलोग्राम वजन वाले एक पिंड को 5 मीटर की ऊंचाई तक उठाते हैं। फिर विद्युत जनरेटर को घुमाते हुए, गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में शरीर को नीचे उतारा जाता है। ई = एमजीएच ~ 2000 ∙ 10 ∙ 5 = 100 केजे ~ 27.8 डब्ल्यू एच। विशिष्ट ऊर्जा क्षमता 0.0138 W·h/kg। ऑपरेशन के दौरान, ड्राइव एक घंटे के लिए 28 W से अधिक का भार प्रदान नहीं कर सकता है। ड्राइव का सेवा जीवन 20 वर्ष या उससे अधिक हो सकता है।

लाभ:संचित ऊर्जा का उपयोग कम समय में किया जा सकता है।

चक्का

फ्लाईव्हील में संग्रहीत ऊर्जा को सूत्र E = 0.5 J w2 का उपयोग करके पाया जा सकता है, जहां J घूमते हुए पिंड की जड़ता का क्षण है। त्रिज्या R और ऊंचाई H वाले एक सिलेंडर के लिए:

जे = 0.5 पी आर आर4 एच

जहाँ r उस सामग्री का घनत्व है जिससे सिलेंडर बनाया जाता है।

आप LIMIT रैखिक गतिफ्लाईव्हील Vmax की परिधि पर (स्टील के लिए लगभग 200 m/s)।

वीमैक्स = डब्ल्यूमैक्स आर या डब्ल्यूमैक्स = वीमैक्स /आर

तब Emax = 0.5 J w2max = 0.25 p r R2 H V2max = 0.25 M V2max

विशिष्ट ऊर्जा होगी: Emax /M = 0.25 V2max

एक स्टील बेलनाकार फ्लाईव्हील के लिए, अधिकतम विशिष्ट ऊर्जा सामग्री लगभग 10 kJ/kg है। 100 किलोग्राम (आर = 0.2 मीटर, एच = 0.1 मीटर) वजन वाले फ्लाईव्हील के लिए, अधिकतम संचित ऊर्जा 0.25 ∙ 3.14 ∙ 8000 ∙ 0.22 ∙ 0.1 ∙ 2002 ~ 1 एमजे ~ 0.278 किलोवाट एच हो सकती है। ऑपरेशन के दौरान, ड्राइव एक घंटे के लिए 280 W से अधिक का भार प्रदान नहीं कर सकता है। फ्लाईव्हील का सेवा जीवन 20 वर्ष या उससे अधिक हो सकता है। लाभ: संचित ऊर्जा का उपयोग थोड़े समय के लिए किया जा सकता है, प्रदर्शन में काफी सुधार किया जा सकता है।

सुपर फ्लाईव्हील

पारंपरिक फ्लाईव्हील के विपरीत, सुपर फ्लाईव्हील सक्षम है प्रारुप सुविधायेसैद्धांतिक रूप से प्रति किलोग्राम वजन 500 Wh तक संग्रहित करें। हालाँकि, किसी कारण से सुपरफ्लाईव्हील्स का विकास रुक गया।

वायवीय संचायक

50 वायुमंडल के दबाव में हवा को 1 एम3 की क्षमता वाले स्टील टैंक में पंप किया जाता है। इस दबाव को झेलने के लिए टैंक की दीवारें लगभग 5 मिमी मोटी होनी चाहिए। कार्य करने के लिए संपीड़ित हवा का उपयोग किया जाता है। एक इज़ोटेर्मल प्रक्रिया में, वायुमंडल में विस्तार के दौरान एक आदर्श गैस द्वारा किया गया कार्य A सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है:

ए = (एम / एम) ∙ आर ∙ टी ∙ एलएन (वी2 / वी1)

जहाँ M गैस द्रव्यमान है, m - दाढ़ जनगैस, R - सार्वभौमिक गैस स्थिरांक, T - निरपेक्ष तापमान, V1 - गैस की प्रारंभिक मात्रा, V2 - गैस की अंतिम मात्रा। भंडारण उपकरण V2 / V1 = 50 के इस कार्यान्वयन के लिए एक आदर्श गैस (P1 ∙ V1 = P2 ∙ V2) के लिए राज्य के समीकरण को ध्यान में रखते हुए, R = 8.31 J/(mol deg), T = 293 0K, M / एम ~ 50: 0.0224 ~ 2232, विस्तार के दौरान गैस कार्य 2232 ∙ 8.31 ∙ 293 ∙ एलएन 50 ~ 20 एमजे ~ 5.56 किलोवाट · घंटा प्रति चक्र। ड्राइव का द्रव्यमान लगभग 250 किलोग्राम है। विशिष्ट ऊर्जा 80 kJ/kg होगी। ऑपरेशन के दौरान, वायवीय भंडारण उपकरण एक घंटे के लिए 5.5 किलोवाट से अधिक का भार प्रदान नहीं कर सकता है। वायवीय संचायक का सेवा जीवन 20 वर्ष या उससे अधिक हो सकता है।

लाभ: भंडारण टैंक को भूमिगत स्थित किया जा सकता है, उपयुक्त उपकरण के साथ आवश्यक मात्रा में मानक गैस सिलेंडर को जलाशय के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, पवन इंजन का उपयोग करते समय, बाद वाला सीधे कंप्रेसर पंप चला सकता है, पर्याप्त है एक बड़ी संख्या कीऐसे उपकरण जो सीधे ऊर्जा का उपयोग करते हैं संपीड़ित हवा.

कुछ ऊर्जा भंडारण उपकरणों की तुलना तालिका

आइए ऊर्जा भंडारण मापदंडों के उपरोक्त सभी मूल्यों को एक सारांश तालिका में संक्षेपित करें। लेकिन पहले, आइए ध्यान दें कि विशिष्ट ऊर्जा तीव्रता हमें पारंपरिक ईंधन के साथ भंडारण उपकरणों की तुलना करने की अनुमति देती है।

ईंधन की मुख्य विशेषता इसकी दहन की गर्मी है, अर्थात। पूर्ण दहन के दौरान निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा। दहन की विशिष्ट ऊष्मा (MJ/kg) और आयतनात्मक ऊष्मा (MJ/m3) के बीच अंतर किया जाता है। MJ को kWh में परिवर्तित करने पर हमें प्राप्त होता है:

जैसा कि हम देख सकते हैं, ईंधन की विशिष्ट ऊर्जा तीव्रता ऊर्जा भंडारण उपकरणों की ऊर्जा तीव्रता से काफी अधिक है। क्योंकि के रूप में बैकअप स्रोतऊर्जाओं का अक्सर उपयोग किया जाता है डीजल जनरेटर, हम अंतिम तालिका में डीजल ईंधन की ऊर्जा तीव्रता को शामिल करेंगे, जो 42624 kJ/kg या 11.84 kW-घंटे/किग्रा के बराबर है। और आइए तुलना के लिए प्राकृतिक गैस और हाइड्रोजन को जोड़ें, क्योंकि बाद वाला ऊर्जा भंडारण उपकरण बनाने के आधार के रूप में भी काम कर सकता है।

बोतलबंद गैस (प्रोपेन-ब्यूटेन) की विशिष्ट द्रव्यमान ऊर्जा सामग्री 36 mJ/kg है। या 10 kWh/किग्रा, और हाइड्रोजन के लिए - 33.58 kWh/किग्रा।

परिणामस्वरूप, हमें विचारित ऊर्जा भंडारण उपकरणों के मापदंडों के साथ निम्नलिखित तालिका प्राप्त होती है (इस तालिका में अंतिम दो पंक्तियाँ पारंपरिक ऊर्जा वाहक के साथ तुलना के लिए जोड़ी गई थीं):

इस तालिका में दिए गए आंकड़े बहुत अनुमानित हैं; गणना कई कारकों को ध्यान में नहीं रखती है, उदाहरण के लिए, गुणांक उपयोगी क्रियावह जनरेटर जो संग्रहीत ऊर्जा, आयतन और भार का उपयोग करता है आवश्यक उपकरणऔर इसी तरह। हालाँकि, ये आंकड़े, मेरी राय में, संभावित ऊर्जा तीव्रता का प्रारंभिक मूल्यांकन देने की अनुमति देते हैं विभिन्न प्रकार केऊर्जा भंडारण उपकरण.

और, जैसा कि ऊपर दी गई तालिका से पता चलता है, सबसे अधिक प्रभावी लुकभंडारण उपकरण को हाइड्रोजन वाले सिलेंडर द्वारा दर्शाया जाता है। यदि नवीकरणीय स्रोतों से "मुक्त" (अतिरिक्त) ऊर्जा का उपयोग हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए किया जाता है, तो हाइड्रोजन भंडारण उपकरण सबसे आशाजनक साबित हो सकता है।

हाइड्रोजनइसका उपयोग पारंपरिक आंतरिक दहन इंजन में ईंधन के रूप में किया जा सकता है, जो विद्युत जनरेटर को घुमाएगा, या हाइड्रोजन में ईंधन कोशिकाएंजो सीधे बिजली का उत्पादन करते हैं। कौन सी विधि अधिक लाभदायक है, इस प्रश्न पर अलग से विचार करने की आवश्यकता है। खैर, हाइड्रोजन के उत्पादन और उपयोग में सुरक्षा के मुद्दे एक या दूसरे प्रकार के ऊर्जा भंडारण उपकरण का उपयोग करने की व्यवहार्यता पर विचार करते समय समायोजन कर सकते हैं। प्रकाशित

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बिजली उत्पादन के तकनीकी चक्र की श्रृंखला में आवश्यक रूप से भंडारण उपकरण (बैटरी) जैसी कड़ी शामिल होती है। में पारंपरिक तरीकेबिजली उत्पादन में, ऊर्जा भंडार प्रारंभिक, "गैर-इलेक्ट्रिक" रूप में जमा होता है, और यह लिंक, ऊर्जा भंडारण इकाई, सीधे विद्युत जनरेटर के सामने स्थित होती है।

पनबिजली स्टेशन के जलाशय को संचय करने के लिए डिज़ाइन किया गया है संभावित ऊर्जापृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में नदी का पानी, इसे बांध की मदद से एक निश्चित ऊंचाई तक बढ़ाया जाता है। ताप विद्युत संयंत्रअपनी भंडारण सुविधाओं में निर्बाध संचालन के लिए आवश्यक ठोस या तरल ईंधन के भंडार को जमा करता है, या पाइपलाइन के माध्यम से इसकी आपूर्ति करता है प्राकृतिक गैस, जिसका कैलोरी मान आवश्यक ऊर्जा आपूर्ति की गारंटी देता है। परमाणु ऊर्जा संयंत्रों की रिएक्टर छड़ें परमाणु ईंधन की आपूर्ति का प्रतिनिधित्व करती हैं जिसमें उपयोग के लिए परमाणु ऊर्जा का एक निश्चित संसाधन उपलब्ध होता है।

सभी सूचीबद्ध प्रकार के बिजली जनरेटर के लिए लगातार पावर मोड उपलब्ध है। उत्पादित ऊर्जा की मात्रा किसके द्वारा नियंत्रित होती है? व्यापक सीमा के भीतरतात्कालिक ऊर्जा खपत के स्तर पर निर्भर करता है। वैकल्पिक स्रोत (पवन, ज्वारीय, भूतापीय, सौर ऊर्जा) गारंटी प्रदान नहीं कर सकते निरंतर शक्तिआवश्यक पर जनरेटर इस पलस्तर। इसलिए, भंडारण उपकरण संसाधनों का इतना भंडारण नहीं है जितना कि एक अवमंदन उपकरण, जिससे ऊर्जा की खपत स्रोत शक्ति में उतार-चढ़ाव पर कम निर्भर हो जाती है। स्रोत की ऊर्जा भंडारण उपकरण में जमा हो जाती है, और बाद में आवश्यकतानुसार उपभोग की जाती है विद्युतीय ऊर्जा. इसके अलावा, इसकी कीमत काफी हद तक ड्राइव की लागत पर निर्भर करती है।

वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतों में भंडारण उपकरण की एक विशेषता यह है कि इसमें संचित ऊर्जा को अन्य उद्देश्यों पर खर्च किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, इनकी मदद से मजबूत और अति-मजबूत चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न किया जा सकता है।

भौतिकी और ऊर्जा में स्वीकृत ऊर्जा माप की इकाइयाँ और उनके बीच संबंध: 1 kWh, या 1000 W 3600 s - 3.6 MJ के समान। तदनुसार, 1 एमजे 1/3.6 kWh, या 0.278 kWh के बराबर है

कुछ सामान्य ऊर्जा भंडारण उपकरण:

आइए तुरंत आरक्षण करें: यह समीक्षा नहीं है पूर्ण वर्गीकरणऊर्जा क्षेत्र में उपयोग किए जाने वाले भंडारण उपकरण, यहां चर्चा किए गए उपकरणों के अलावा, थर्मल, स्प्रिंग, इंडक्शन और विभिन्न अन्य प्रकार के ऊर्जा भंडारण उपकरण हैं।

1. कैपेसिटर प्रकार का भंडारण

220 V के वोल्टेज पर 1 F संधारित्र द्वारा संग्रहीत ऊर्जा है: E = CU2 /2 = 1 2202 /2 kJ = 24 200 J = 0.0242 MJ ~ 6.73 Wh। ऐसे एक इलेक्ट्रोलाइटिक संधारित्र का वजन 120 किलोग्राम तक पहुंच सकता है। प्रति इकाई द्रव्यमान विशिष्ट ऊर्जायह 0.2 kJ/kg से थोड़ा अधिक के बराबर होता है। 7 W के भीतर लोड के साथ ड्राइव का प्रति घंटा संचालन संभव है। इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर 20 साल तक चल सकता है. लगभग 1 मिलियन रिचार्जिंग चक्रों के संसाधन के साथ, आयनिस्टर्स (सुपरकैपेसिटर) में उच्च ऊर्जा और शक्ति घनत्व (क्रमशः 13 Wh/l = 46.8 kJ/l और 6 kW/l तक) होता है। कैपेसिटर स्टोरेज डिवाइस का निर्विवाद लाभ कम समय में संचित ऊर्जा का उपयोग करने की क्षमता है।

2. गुरुत्वाकर्षण प्रकार के भंडारण उपकरण

पाइल ड्राइवर प्रकार के ऊर्जा भंडारण उपकरण 2 टन या उससे अधिक वजन वाले पाइल ड्राइवर को लगभग 4 मीटर की ऊंचाई तक उठाने पर ऊर्जा संग्रहीत करते हैं। पाइल ड्राइवर के गतिशील भाग की गति शरीर की संभावित ऊर्जा को मुक्त करती है, इसे प्रदान करती है बिजली पैदा करने वाला। आदर्श स्थिति में उत्पादित ऊर्जा की मात्रा E = mgh (घर्षण हानि को ध्यान में रखे बिना) ~ 2000 10 4 kJ = 80 kJ ~ 22.24 Wh होगी। एक खोपरा महिला की प्रति इकाई द्रव्यमान विशिष्ट ऊर्जा बराबर हो जाती है 0.04 केजे/किग्रा. एक घंटे के अंदर यह ड्राइव 22 वॉट तक का लोड देने में सक्षम है। अपेक्षित सेवा जीवन यांत्रिक रूपरेखा 20 वर्ष से अधिक है. गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में किसी पिंड द्वारा संचित ऊर्जा को कम समय में भी खर्च किया जा सकता है, जो इस विकल्प का एक फायदा है।

हाइड्रोलिक संचायक एक कुएं से पानी के टॉवर के टैंक में पंप किए गए पानी (लगभग 8-10 टन वजन) की ऊर्जा का उपयोग करता है। विपरीत गति में, गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में, पानी विद्युत जनरेटर के टरबाइन को घुमाता है। एक पारंपरिक वैक्यूम पंप आसानी से 10 मीटर तक की ऊंचाई तक पानी पंप कर सकता है। संग्रहीत ऊर्जा ई = एमजीएच ~ 10000 8 10 जे = 0.8 एमजे = 0.223 किलोवाट घंटा है। प्रति इकाई द्रव्यमान विशिष्ट ऊर्जा 0.08 kJ/kg हो जाती है। एक घंटे के लिए ड्राइव द्वारा प्रदान किया गया लोड 225 W के भीतर है। यह ड्राइव 20 साल या उससे अधिक समय तक चल सकती है। पवन इंजन सीधे पंप को चला सकता है (ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित किए बिना, जो कुछ नुकसान से जुड़ा है); यदि आवश्यक हो तो टावर टैंक में पानी का उपयोग अन्य जरूरतों के लिए किया जा सकता है।

3. फ्लाईव्हील आधारित भंडारण

घूमते हुए फ्लाईव्हील की गतिज ऊर्जा इस प्रकार निर्धारित की जाती है: E = J w2/2, J का अर्थ है धातु सिलेंडर की जड़ता का आंतरिक क्षण (क्योंकि यह समरूपता के अक्ष के चारों ओर घूमता है), w घूर्णन का कोणीय वेग है।

त्रिज्या R और ऊँचाई H के साथ, सिलेंडर में जड़त्व आघूर्ण होता है:

जे = एम आर^2/2 = पीआई * पी आर^4 एच/2

जहां p धातु का घनत्व है - सिलेंडर की सामग्री, उत्पाद pi* R^2 H इसका आयतन है।

सिलेंडर Vmax की सतह पर बिंदुओं की अधिकतम संभव रैखिक गति (स्टील फ्लाईव्हील के लिए लगभग 200 मीटर/सेकेंड है)।

Vmax = wmax*R, जहां से wmax = Vmax/R

अधिकतम संभव घूर्णन ऊर्जा Emax = J wmax^2/2 = 0.25 pi*p R2^2 H V2max = 0.25 M Vmax^2

प्रति इकाई द्रव्यमान ऊर्जा है: Emax/M = 0.25 Vmax^2

यदि बेलनाकार फ्लाईव्हील स्टील से बना है तो विशिष्ट ऊर्जा लगभग 10 kJ/kg होगी। 200 किलोग्राम वजन वाला एक फ्लाईव्हील (रैखिक आयाम H = 0.2 मीटर, R = 0.2 मीटर के साथ) ऊर्जा संग्रहीत करता है Emax = 0.25 pi 8000 0.22 0.2 2002 ~ 2 MJ ~ 0.556 kWh। फ्लाईव्हील स्टोरेज डिवाइस द्वारा एक घंटे के लिए प्रदान किया गया अधिकतम भार नहीं होता है 560 वॉट से अधिक। फ्लाईव्हील 20 साल या उससे अधिक समय तक चल सकता है। लाभ: संचित ऊर्जा का तेजी से विमोचन, सामग्री का चयन और परिवर्तन करके विशेषताओं में उल्लेखनीय सुधार की संभावना ज्यामितीय विशेषताएँचक्का.

4. रसायन के रूप में भण्डारण बैटरी(लैड एसिड)

12 V के आउटपुट वोल्टेज और 50% डिस्चार्ज पर 190 Ah की क्षमता वाली एक क्लासिक रिचार्जेबल बैटरी, 9 घंटे तक लगभग 10 A का करंट देने में सक्षम है। जारी ऊर्जा 10 ए 12 वी 9 एच = 1.08 किलोवाट, या लगभग 3.9 एमजे प्रति चक्र होगी। बैटरी का द्रव्यमान 65 किग्रा के बराबर लेने पर, हमारे पास 60 kJ/kg की विशिष्ट ऊर्जा होती है। बैटरी एक घंटे तक जो अधिकतम भार प्रदान कर सकती है वह 1080 W से अधिक नहीं है। गारंटी अवधिउच्च गुणवत्ता वाली बैटरी का सेवा जीवन उपयोग की तीव्रता के आधार पर 3 - 5 वर्ष के भीतर होता है। ऑटोमोटिव मानक के अनुरूप, 12 वी के आउटपुट वोल्टेज के साथ, हजारों एम्पीयर तक पहुंचने वाले आउटपुट करंट के साथ बैटरी से सीधे बिजली प्राप्त करना संभव है। 12 V के निरंतर वोल्टेज के लिए डिज़ाइन किए गए कई उपकरण बैटरी के साथ संगत हैं; अलग-अलग आउटपुट पावर के 12/220 V कनवर्टर उपलब्ध हैं।

5. वायवीय प्रकार का भंडारण

40 वायुमंडल के दबाव में 1 घन मीटर की मात्रा के साथ स्टील टैंक में पंप की गई हवा इज़ोटेर्मल विस्तार की स्थितियों के तहत काम करती है। T=const परिस्थितियों में एक आदर्श गैस द्वारा किया गया कार्य A सूत्र के अनुसार निर्धारित किया जाता है:

ए = (एम/एमयू) आर टी एलएन (वी2/वी1)

यहां M गैस का द्रव्यमान है, म्यू उसी गैस के 1 मोल का द्रव्यमान है, R = 8.31 J/(mol K), T पूर्ण केल्विन पैमाने पर गणना किया गया तापमान है, V1 और V2 प्रारंभिक और अंतिम हैं गैस द्वारा व्याप्त आयतन (इस पर V2 / V1 = 40 जब विस्तारित किया जाता है वायु - दाबटैंक के अंदर)। इज़ोटेर्मल विस्तार के लिए, बॉयल-मैरियट कानून मान्य है: P1V1 = P2 V2। आइए T = 298 0K (250C) लें हवा के लिए M/mu ~ 40: 0.0224 = 1785.6 मोल पदार्थ, गैस काम करती है A = 1785.6 8.31 298 ln 50 ~ 16 MJ ~ 4.45 kWh प्रति चक्र। 40-50 वायुमंडल के दबाव के लिए डिज़ाइन की गई टैंक की दीवारों की मोटाई कम से कम 5 मिमी होनी चाहिए, और इसलिए भंडारण उपकरण का द्रव्यमान लगभग 250 किलोग्राम होगा। संग्रहीत डेटा वायवीय भंडारणविशिष्ट ऊर्जा 64 kJ/kg के बराबर होगी। संचालन के एक घंटे के दौरान वायवीय संचायक द्वारा प्रदान की जाने वाली अधिकतम शक्ति 4.5 किलोवाट होगी। अधिकांश प्रदर्शन-आधारित ड्राइव की तरह, गारंटीकृत जीवनकाल यांत्रिक कार्यउनके संरचनात्मक भाग 20 वर्षों से हैं। इस प्रकार के भंडारण के लाभ: टैंक को भूमिगत स्थित करने की संभावना; उपयुक्त उपकरण का उपयोग करके जलाशय एक मानक गैस सिलेंडर हो सकता है; पवन मोटर सीधे कंप्रेसर पंप तक गति संचारित करने में सक्षम है। इसके अलावा, कई उपकरण सीधे टैंक में संपीड़ित हवा की संग्रहीत ऊर्जा का उपयोग करते हैं।

हम एक सारांश तालिका में विचारित प्रकार के ऊर्जा भंडारण उपकरणों के पैरामीटर प्रस्तुत करते हैं: