Pnömatik enerji akümülatörü. Basınçlı Hava Enerji Depolama (CAES) - Pnömatik enerji depolama. Spesifik enerji kapasitesi
Bilgi ekolojisi Bilim ve teknoloji: Enerji sektöründe yeni teknolojilerin aktif gelişimi bağlamında, elektrik depolama cihazları iyi bilinen bir trenddir. Bu, elektrik kesintileri veya tamamen enerji eksikliği sorununa yüksek kaliteli bir çözümdür.
Bir soru var: “Belirli bir durumda hangi enerji depolama yöntemi tercih edilir?”. Örneğin, güneş veya rüzgar tesisatı ile donatılmış özel bir ev veya yazlık için hangi enerji depolama yöntemini seçmeliyim? Açıkçası, bu durumda hiç kimse büyük bir pompalı depolama istasyonu inşa etmeyecektir, ancak büyük bir tank kurarak onu 10 metre yüksekliğe çıkarmak mümkündür. Peki böyle bir kurulum güneşin yokluğunda sabit bir güç kaynağını sürdürmek için yeterli olacak mı?
Ortaya çıkan sorulara cevap verebilmek için pilleri değerlendirmeye yönelik objektif değerlendirmeler elde etmemizi sağlayacak bazı kriterlerin geliştirilmesi gerekmektedir. Bunu yapmak için sayısal tahminler elde etmenizi sağlayan çeşitli sürücü parametrelerini dikkate almanız gerekir.
Kapasite mi yoksa birikmiş ücret mi?
Araba aküleri hakkında konuşurken veya yazarken, genellikle akü kapasitesi adı verilen ve amper-saat (küçük piller için - miliamper-saat) cinsinden ifade edilen bir değerden bahsederler. Ancak kesin olarak söylemek gerekirse amper-saat bir kapasite birimi değildir. Elektrik teorisinde kapasitans farad cinsinden ölçülür. Ve amper-saat bir yük ölçüm birimidir! Yani, biriken şarjın pilin bir özelliği olarak düşünülmesi (ve öyle adlandırılması) gerekir.
Fizikte yük coulomb cinsinden ölçülür. Sarkıt, 1 amperlik akımda bir iletkenden bir saniyede geçen yük miktarıdır. 1 C / s, 1 A'ya eşit olduğundan, saatleri saniyeye dönüştürerek bir amper-saatin 3600 C'ye eşit olacağını elde ederiz.
Kolyenin tanımından bile, yükün belirli bir süreci, yani iletkenden geçen akımın sürecini karakterize ettiği açıktır. Aynı şey başka bir miktarın adından da anlaşılıyor: Bir amper-saat, bir amperlik akımın iletkenden bir saat boyunca aktığı zamandır.
İlk bakışta burada bir tür tutarsızlık var gibi görünebilir. Sonuçta, enerji tasarrufundan bahsediyorsak, fizikteki joule enerji ölçüm birimi olduğundan herhangi bir pilde biriken enerji joule cinsinden ölçülmelidir. Ancak bir iletkendeki akımın ancak iletkenin uçlarında potansiyel fark olduğunda yani iletkene voltaj uygulandığında meydana geldiğini hatırlayalım. Akü terminallerindeki voltaj 1 volt ise ve iletkenden bir ampersaatlik yük akıyorsa, akünün 1 V · 1 Ah = 1 Wh enerji verdiğini buluruz.
Dolayısıyla pillerle ilgili olarak biriken enerji (depolanan enerji) veya biriken (depolanan) şarjdan bahsetmek daha doğrudur. Yine de “pil kapasitesi” terimi yaygın ve bir şekilde daha tanıdık olduğu için onu kullanacağız ama biraz daha açıklayarak yani enerji kapasitesinden bahsedeceğiz.
Enerji kapasitesi - tam olarak şarj edilmiş bir pilin izin verilen en düşük değere kadar deşarj edilmesi durumunda verdiği enerji.
Bu kavramı kullanarak enerji kapasitesini yaklaşık olarak hesaplamaya ve karşılaştırmaya çalışacağız. çeşitli türler enerji depolama cihazları.
Kimyasal pillerin enerji kapasitesi
Belirtilen kapasitesi (şarjı) 1 Ah olan tam olarak şarj edilmiş bir elektrik aküsü teorik olarak bir saat boyunca 1 amper akım (veya örneğin 0,1 saat için 10 A veya 10 saat için 0,1 A) sağlama kapasitesine sahiptir. Ancak çok fazla akü deşarj akımı, daha az verimli güç dağıtımına yol açar; bu da, bu tür bir akımla çalışma süresini doğrusal olmayan bir şekilde azaltır ve aşırı ısınmaya neden olabilir. Uygulamada akü kapasitesi, nihai gerilime kadar 20 saatlik bir deşarj döngüsüne göre hesaplanır. Araba aküleri için 10,8 V'dir. Örneğin akü etiketindeki “55 Ah” yazısı, 20 saat boyunca 2,75 amper akım verebildiği ve terminallerdeki voltajın 10,8 IN'in altına düşmeyeceği anlamına gelir. .
Pil üreticileri sıklıkla şunu belirtir: teknik özelliklerürünlerinin mAh (mAh) cinsinden depolanan şarjı değil, Wh (Wh) cinsinden depolanan enerjiyi kullanırlar ki bu genel olarak doğru değildir. Depolanan enerjinin depolanan şarjdan hesaplanması genel durumda kolay değildir: entegrasyon gereklidir anlık güç, akü tarafından deşarj süresi boyunca verilir. Daha fazla doğruluk gerekmiyorsa, entegrasyon yerine ortalama voltaj ve akım tüketimi değerlerini kullanabilir ve aşağıdaki formülü kullanabilirsiniz:
1 Wh = 1 V 1 Ah.
Yani, depolanan enerji (Wh cinsinden), depolanan şarjın (Ah cinsinden) ve ortalama voltajın (Volt cinsinden) çarpımına yaklaşık olarak eşittir: e = Q · sen. Örneğin 12 voltluk bir akünün kapasitesinin (normal anlamda) 60 Ah olduğu belirtilirse depolanan enerji yani enerji kapasitesi 720 W saat olacaktır.
Yerçekimi enerji depolama cihazlarının enerji kapasitesi
Herhangi bir fizik ders kitabında, m kütleli bir cismi h yüksekliğine kaldırırken bir F kuvvetinin yaptığı A işinin A = m · g · h formülüyle hesaplandığını okuyabilirsiniz; burada g, yer çekimi ivmesidir. Bu formül, cismin yavaş hareket ettiği ve sürtünme kuvvetlerinin ihmal edilebildiği durumlarda gerçekleşir. Yer çekimine karşı çalışmak bedeni nasıl kaldırdığımıza bağlı değildir: dikey olarak (saatteki ağırlık gibi), eğimli bir düzlem boyunca (bir kızağı dağa çekerken olduğu gibi) veya başka bir şekilde.
Her durumda iş A = m · g · h. Cisim orijinal seviyesine indirildiğinde, yerçekimi kuvveti, F kuvvetinin cismi kaldırmak için yaptığı işin aynısını üretecektir. Bu, bir cismi kaldırırken m · g · h'ye eşit iş biriktirdiğimiz anlamına gelir, yani kaldırılan cisim, bu cisme etki eden yerçekimi kuvveti ile kaldırıldığı yüksekliğin çarpımına eşit enerjiye sahiptir. Bu enerji, yükselişin gerçekleştiği yola bağlı değildir, yalnızca vücudun konumu (yükseltildiği yükseklik veya vücudun başlangıç ve son konumu arasındaki yükseklik farkı) tarafından belirlenir ve potansiyel enerji denir.
Bu formülü kullanarak, yer seviyesinden (veya hidrojeneratör türbini seviyesinden) 10 metre yüksekte bulunan 1000 litre kapasiteli bir tanka pompalanan su kütlesinin enerji kapasitesini tahmin edelim. Tankın kenar uzunluğu 1 m olan küp şeklinde olduğunu varsayalım.O zaman Landsberg'in ders kitabındaki formüle göre A = 1000 kg · (9,8 m/s2) · 10,5 m = 102900 kg · m2/ s2. Ancak 1 kg m2/s2, 1 joule'e eşittir ve watt saate çevrildiğinde yalnızca 28.583 watt saat elde ederiz. Yani 720 watt-saatlik geleneksel bir elektrik pilinin kapasitesine eşit bir enerji kapasitesi elde etmek için tanktaki su hacmini 25,2 kat artırmanız gerekiyor.
Tankın yaklaşık 3 metrelik bir kaburga uzunluğuna sahip olması gerekecektir. Aynı zamanda ona enerji kapasitesi 845 watt-saat'e eşit olacaktır. Bu, bir akünün kapasitesinden daha fazladır, ancak kurulum hacmi, geleneksel bir kurşun-çinko araç aküsünün boyutundan önemli ölçüde daha büyüktür. Bu karşılaştırma, belirli bir sistemde depolanan enerjiyi (kendi başına enerji) değil, söz konusu sistemin kütlesi veya hacmiyle ilişkili olarak dikkate almanın anlamlı olduğunu göstermektedir.
Spesifik enerji kapasitesi
Bu nedenle, enerji kapasitesini depolama cihazının kütlesi veya hacmiyle veya taşıyıcının kendisiyle, örneğin bir tanka dökülen suyla ilişkilendirmenin tavsiye edildiği sonucuna vardık. Bu türden iki gösterge düşünülebilir.
Kütleye özgü enerji kapasitesi, bu depolamanın kütlesine bağlı olarak enerji depolama kapasitesi olarak adlandırılacaktır.
Hacimsel spesifik enerji kapasitesi, bu depolamanın hacmine bağlı olarak enerji depolama kapasitesi olarak adlandırılacaktır.
Örnek. 12 volt voltaj için tasarlanmış kurşun-asit akü Panasonic LC-X1265P, 65 amper-saat şarja, ağırlığa - 20 kg'a sahiptir. ve boyutlar (UxGxY) 350 · 166 · 175 mm. T = 20 C sıcaklıktaki servis ömrü 10 yıldır. Böylece, kütlesel özgül enerji tüketimi kilogram başına 65 12 / 20 = 39 watt-saat ve hacimsel özgül enerji tüketimi - 65 12 / (3,5 1,66 1,75) = kilogram başına 76,7 watt-saat desimetreküp veya 0,0767 kWh olacaktır. metreküp.
İçin önceki bölüm sürmek yerçekimi enerjisi 1000 litre hacimli bir su deposu temel alındığında, kütlesel özgül enerji tüketimi yalnızca 28,583 watt-saat / 1000 kg = 0,0286 Wh / kg olacaktır; bu, kurşun-çinko bataryanın kütle enerji tüketiminden 1363 kat daha azdır. Ve servis ömrü olmasına rağmen yerçekimi depolamaönemli ölçüde daha büyük görünebilir, ancak pratik açıdan tank diğerlerinden daha az çekici görünüyor akümülatör pili.
Birkaç enerji depolama cihazı örneğini daha ele alalım ve bunların spesifik enerji tüketimini tahmin edelim.
Isı akümülatörünün enerji kapasitesi
Isı kapasitesi - 1 ° C ısıtıldığında vücut tarafından emilen ısı miktarı. Isı kapasitesinin hangi nicelik birimine ait olduğuna bağlı olarak kütle, hacim ve molar ısı kapasitesi vardır.
Kütle özgül ısı kapasitesi, aynı zamanda basitçe özgül ısı kapasitesi olarak da adlandırılır, bir maddenin birim kütlesini birim sıcaklıkla ısıtmak için eklenmesi gereken ısı miktarıdır. SI'da joule bölü kelvin başına kilogram (J kg−1 K−1) cinsinden ölçülür.
Hacimsel ısı kapasitesi, bir maddenin birim sıcaklığına ısıtılması için birim hacmine sağlanması gereken ısı miktarıdır. SI'da kelvin başına metreküp başına joule (J m−3 K−1) cinsinden ölçülür.
Molar ısı kapasitesi, bir maddenin 1 molünü birim sıcaklık başına ısıtmak için sağlanması gereken ısı miktarıdır. SI'da kelvin başına mol başına joule (J/(mol K)) cinsinden ölçülür.
Bir mol, Uluslararası Birim Sistemindeki bir maddenin miktarı için bir ölçü birimidir. Bir mol, aynı miktarda madde içeren bir sistemdeki madde miktarıdır yapısal elemanlar 0,012 kg ağırlığındaki karbon-12'de kaç atom vardır?
Özgül ısı kapasitesi maddenin sıcaklığından ve diğer termodinamik parametrelerden etkilenir. Örneğin suyun özgül ısı kapasitesinin ölçülmesi şunu verecektir: farklı sonuçlar 20°C ve 60°C'de. Ayrıca özgül ısı kapasitesi, maddenin termodinamik parametrelerinin (basınç, hacim vb.) nasıl değişmesine izin verildiğine bağlıdır; örneğin, sabit basınçtaki (CP) ve sabit hacimdeki (CV) özgül ısı genellikle farklıdır.
Maddenin birinden aktarılması toplama durumu diğerine her madde için belirli bir dönüşüm sıcaklığı noktasında ısı kapasitesinde ani bir değişiklik eşlik eder - erime noktası (geçiş) sağlam vücut sıvıya), kaynama noktası (sıvının gaza geçişi) ve buna bağlı olarak ters dönüşüm sıcaklıkları: donma ve yoğunlaşma.
Birçok maddenin özgül ısı kapasiteleri, genellikle sabit basınçtaki bir işlem için referans kitaplarında verilmektedir. Örneğin özgül ısı kapasitesi Sıvı su en normal koşullar- 4200 J/(kg·K); buz - 2100 J/(kg·K).
Yukarıdaki verilere dayanarak, bir su ısı akümülatörünün (soyut) ısı kapasitesi tahmin edilmeye çalışılabilir. İçindeki suyun kütlesinin 1000 kg (litre) olduğunu varsayalım. 80 °C'ye ısıtıyoruz ve 30 °C'ye soğuyana kadar ısı vermesini sağlıyoruz. Isı kapasitesinin farklı olduğu gerçeğiyle ilgilenmiyorsanız farklı sıcaklıkısı akümülatörünün 4200*1000*50 J ısı açığa çıkaracağını varsayabiliriz. Yani böyle bir ısı akümülatörünün enerji kapasitesi 210 megajoule yani 58.333 kilovatsaat enerjidir.
Bu değeri klasik bir araç aküsünün enerji şarjı (720 watt-saat) ile karşılaştırırsak, söz konusu termal akümülatörün enerji kapasitesinin yaklaşık 810 adet elektrik aküsünün enerji kapasitesine eşit olduğunu görürüz.
Böyle bir ısı akümülatörünün spesifik kütle enerji yoğunluğu (ısıtılan suyun fiilen depolanacağı kabın kütlesi ve ısı yalıtımının kütlesi dikkate alınmadan bile) 58,3 kWh/1000 kg = 58,3 Wh/kg olacaktır. Bu zaten kurşun-çinko bataryanın kütle enerji yoğunluğundan daha fazla olduğu ortaya çıkıyor; yukarıda hesaplandığı gibi 39 Wh/kg'a eşit.
Kaba hesaplamalara göre, ısı akümülatörü hacimsel özgül enerji kapasitesi açısından geleneksel bir araba aküsüyle karşılaştırılabilir, çünkü bir kilogram su bir desimetre hacimdir, dolayısıyla hacimsel özgül enerji kapasitesi de 76,7 Wh/kg'a eşittir; kurşun-asit akülerin hacimsel özgül ısı kapasitesiyle tam olarak örtüşmektedir. Doğru, ısı akümülatörünün hesaplanmasında yalnızca suyun hacmini hesaba kattık, ancak aynı zamanda tankın hacmini ve ısı yalıtımını da hesaba katmak gerekli olacaktır. Ancak her durumda kayıp, yerçekimi depolama cihazındaki kadar büyük olmayacaktır.
Diğer enerji depolama türleri
“Enerji depolama cihazlarının (akümülatörler) gözden geçirilmesi” makalesi, daha fazla enerji depolama cihazının spesifik enerji yoğunluğunun hesaplamalarını sağlar. Oradan bazı örnekleri ödünç alalım
Kapasitör depolama
1 F kapasitör kapasitesi ve 250 V voltaj ile depolanan enerji şu şekilde olacaktır: E = CU2 /2 = 1 ∙ 2502 /2 = 31,25 kJ ~ 8,69 W h. Elektrolitik kapasitörler kullanırsanız ağırlıkları 120 kg olabilir. Depolama cihazının özgül enerjisi 0,26 kJ/kg veya 0,072 W/kg'dır. Çalışma sırasında sürücü bir saat boyunca 9 W'tan fazla olmayan bir yük sağlayabilir. Ömür Elektrolitik kapasitörler 20 yıla ulaşabilir. Enerji yoğunluğu açısından iyonistörler kimyasal pillere yakındır. Avantajları: Biriken enerji kısa sürede kullanılabilir.
Yerçekimi tahrikli tip akümülatörler
Önce 2000 kg ağırlığındaki bir gövdeyi 5 m yüksekliğe kaldırıyoruz, ardından elektrik jeneratörünü döndürerek gövde yerçekiminin etkisi altında indiriliyor. E = mgh ~ 2000 ∙ 10 ∙ 5 = 100 kJ ~ 27,8 W h. Spesifik enerji kapasitesi 0,0138 W h/kg. Çalışma sırasında sürücü bir saat boyunca 28 W'tan fazla olmayan bir yük sağlayabilir. Sürücünün servis ömrü 20 yıl veya daha fazla olabilir.
Avantajları: biriken enerji kısa sürede kullanılabilir.
Çark
Volada depolanan enerji E = 0,5 J w2 formülü kullanılarak bulunabilir; burada J, dönen cismin eylemsizlik momentidir. Yarıçapı R ve yüksekliği H olan bir silindir için:
J = 0,5prR4H
burada r, silindirin yapıldığı malzemenin yoğunluğudur.
Sınır doğrusal hız volanın çevresinde Vmax (çelik için yaklaşık 200 m/s).
Vmaks = wmaks R veya wmaks = Vmaks /R
O halde Emax = 0,5 J w2max = 0,25 p r R2 H V2max = 0,25 M V2max
Spesifik enerji şöyle olacaktır: Emax /M = 0,25 V2max
Çelik silindirik bir volan için maksimum özgül enerji içeriği yaklaşık 10 kJ/kg'dır. Kütlesi 100 kg olan bir volan için (R = 0,2 m, H = 0,1 m), depolanan maksimum enerji 0,25 ∙ 3,14 ∙ 8000 ∙ 0,22 ∙ 0,1 ∙ 2002 ~ 1 MJ ~ 0,278 kWh olabilir. Çalışma sırasında sürücü bir saat boyunca 280 watt'tan fazla olmayan bir yük sağlayabilir. Volanın servis ömrü 20 yıl veya daha fazla olabilir. Avantajları: Depolanan enerji kısa bir süre için kullanılabilir, performans büyük ölçüde artırılabilir.
Süper volan
Süper volan, geleneksel volanların aksine, Tasarım özellikleri teorik olarak kilogram ağırlık başına 500 Wh'ye kadar depolar. Ancak bazı nedenlerden dolayı süper volanların gelişimi durdu.
Pnömatik akümülatör
Hava, 50 atmosfer basınçta 1 m3 kapasiteli çelik bir tanka pompalanır. Bu basınca dayanabilmesi için tankın duvarlarının yaklaşık 5 mm kalınlığında olması gerekir. İşi yapmak için basınçlı hava kullanılır. İzotermal bir süreçte ideal bir gazın atmosfere doğru genişlerken yaptığı A işi aşağıdaki formülle belirlenir:
bir = (M/m) ∙ R ∙ T ∙ ln (V2/V1)
burada M gaz kütlesidir, m - molar kütle gaz, R - evrensel gaz sabiti, T - mutlak sıcaklık, V1 - gazın başlangıç hacmi, V2 - gazın son hacmi. Depolama halkasının bu uygulaması için ideal bir gazın (P1 ∙ V1 = P2 ∙ V2) durum denklemi dikkate alındığında V2 / V1 = 50, R = 8,31 J/(mol derece), T = 293 0K, M / m ~ 50: 0,0224 ~ 2232, genleşme sırasında gaz çalışması 2232 ∙ 8,31 ∙ 293 ∙ ln 50 ~ 20 MJ ~ 5,56 kW · çevrim başına saat. Sürücünün kütlesi yaklaşık 250 kg'dır. Spesifik enerji 80 kJ/kg olacaktır. Çalışma sırasında pnömatik akümülatör bir saat boyunca 5,5 kW'tan fazla olmayan bir yük sağlayabilir. Ömür pnömatik akümülatör 20 yıl veya daha fazla olabilir.
Avantajları: depolama tankı yeraltına yerleştirilebilir, standart gaz silindirleri uygun ekipmanla gerekli miktarda tank olarak kullanılabilir, rüzgar türbini kullanıldığında ikincisi doğrudan kompresör pompasını çalıştırabilir, yeterli miktarda var çok sayıda Basınçlı havanın enerjisini doğrudan kullanan cihazlar.
Bazı enerji depolama cihazlarının karşılaştırma tablosu
Enerji depolama parametrelerinin yukarıdaki tüm değerlerini bir özet tablosunda özetleyelim. Ancak öncelikle spesifik enerji yoğunluğunun, depolama cihazlarını geleneksel yakıtlarla karşılaştırmamıza olanak sağladığını belirtelim.
Yakıtın temel özelliği yanma ısısıdır, yani. Tam yanma sırasında açığa çıkan ısı miktarı. Özgül yanma ısısı (MJ/kg) ve hacimsel ısı (MJ/m3) arasında bir ayrım yapılır. MJ'yi kWh'ye dönüştürürsek şunu elde ederiz:
Yakıt | Enerji kapasitesi (kWh/kg) |
Yakacak odun | 2,33-4,32 |
petrol şist | 2,33 – 5,82 |
Turba | 2,33 – 4,66 |
kahverengi kömür | 2,92 -5,82 |
Kömür | TAMAM. 8.15 |
Antrasit | 9,08 – 9,32 |
Yağ | 11,63 |
Benzin | 12,8 kWh/kg, 9,08 kWh/litre |
Görüldüğü gibi yakıtın spesifik enerji yoğunluğu, enerji depolama cihazlarının enerji yoğunluğunu önemli ölçüde aşmaktadır. Çünkü çünkü yedekleme kaynağı enerjiler sıklıkla kullanılır dizel jeneratörler, 42624 kJ/kg veya 11,84 kW-saat/kg'a eşit olan dizel yakıtın enerji yoğunluğunu final tablosuna dahil edeceğiz. Karşılaştırma için doğal gaz ve hidrojeni de ekleyelim, çünkü ikincisi aynı zamanda enerji depolama cihazlarının oluşturulmasında da temel oluşturabilir.
Şişelenmiş gazın (propan-bütan) spesifik kütle enerji içeriği 36 mJ/kg'dır. veya 10 kWh/kg ve hidrojen için - 33,58 kWh/kg.
Sonuç olarak, dikkate alınan enerji depolama cihazlarının parametrelerini içeren aşağıdaki tabloyu elde ederiz (bu tablodaki son iki satır, geleneksel enerji taşıyıcılarıyla karşılaştırma için eklenmiştir):
Enerji depolama | Olası bir özelliğin özellikleri uygulamayı teşvik etmek |
Stoklu enerji, kWh |
Spesifik enerji kapasitesi, W h/kg |
Maksimum çalışma süresi 100 W yük için, dakika |
Hacimsel özgül enerji yoğunluğu, W h/dm3 |
Ömür, yıllar |
Koprovy | Kütle kopra 2 t, yükseklik 5 m kaldırma |
0,0278 | 0.0139 | 16,7 | 2,78 / dm cinsinden kopra hacmi | 20'den fazla |
Hidrolik yerçekimi | Su kütlesi 1000 kg, pompalama yüksekliği 10 m | 0,0286 | 0,0286 | 16,7 | 0,0286 | 20'den fazla |
Kondenser | Pil kapasitesi 1 F, voltaj 250 V, ağırlık 120 kg |
0,00868 | 0.072 | 5.2 | 0,0868 | 20'ye kadar |
Çark | 100 kg ağırlığında, 0,4 m çapında, 0,1 m kalınlığında çelik volan | 0,278 | 2,78 | 166,8 | 69,5 | 20'den fazla |
Kurşun asit pili | Kapasite 190 Ah, çıkış voltajı 12 V, ağırlık 70 kg | 1,083 | 15,47 | 650 | 60-75 | 3 … 5 |
Pnömatik | Çelik tank hacim 1 m3 ağırlık 250 kg basınçlı hava ile 50 atmosfer basınç altında | 0,556 | 22,2 | 3330 | 0,556 | 20'den fazla |
Termal akümülatör | Su hacmi 1000 l., 80 °C'ye ısıtıldı, | 58,33 | 58,33 | 34998 | 58,33 | 20'ye kadar |
Hidrojen silindiri | Hacim 50 l., yoğunluk 0,09 kg/m³, sıkıştırma oranı 10:1 (ağırlık 0,045 kg) | 1,5 | 33580 | 906,66 | 671600 | 20'den fazla |
Propan-bütan silindiri | Gaz hacmi 50 l, yoğunluk 0,717 kg/m³, sıkıştırma oranı 10:1 (ağırlık 0,36 kg) | 3,6 | 10000 | 2160 | 200000 | 20'den fazla |
Bidon ile dizel yakıt | Hacim 50 l. (=40kg) | 473,6 | 11840 | 284160 | 236800 | 20'den fazla |
Bu tabloda verilen rakamlar yaklaşık değerlerdir; hesaplamalarda katsayı gibi pek çok faktör dikkate alınmaz. yararlı eylem depolanan enerjiyi, hacimleri ve ağırlıkları kullanan jeneratör gerekli ekipman ve benzeri. Ancak bu rakamlar, bana göre, potansiyel enerji yoğunluğuna ilişkin ilk değerlendirmeyi vermeye olanak sağlıyor. çeşitli türler enerji depolama cihazları.
Ve yukarıdaki tablodan da anlaşılacağı üzere en etkili görünüm Depolama cihazı hidrojenli bir silindirle temsil edilir. Hidrojen üretmek için yenilenebilir kaynaklardan gelen "serbest" (fazla) enerji kullanılıyorsa, hidrojen depolama cihazı en umut verici cihaz olabilir.
Hidrojen Bir elektrik jeneratörünü döndürecek geleneksel bir içten yanmalı motorda veya hidrojende yakıt olarak kullanılabilir. yakıt hücreleri doğrudan elektrik üretiyorlar. Hangi yöntemin daha karlı olduğu sorusu ayrı bir değerlendirme gerektirir. Hidrojenin üretimi ve kullanımındaki güvenlik sorunları, bir veya başka tür enerji depolamanın kullanılmasının fizibilitesini değerlendirirken ayarlamalar yapılabilir. yayınlanan
Bize katıl
Bir hava kanalına bağlanan ve bir emniyet valfi ile donatılmış, önceden belirlenmiş bir basınca ayarlanmış, içinde hava veya başka gaz bulunan bir tank. Pnömatik akümülatör kum üfleme ve kum püskürtme makinelerinin imalatında gerekli bir unsur... ... Metalurji sözlüğü
pnömatik akümülatör- Pnömatik akümülatör durumu T sritis Energetika apibrėžtis Suslėgtų dujų arba oro enerjisel kaupiklis. atitikmenys: ingilizce. pnömatik akümülatör vok. Druckluftspeicher, m rus. pnömatik akümülatör, m; pnömatik akümülatör, m pranc.… … Işıklandırma ve Markalama Teknolojileri Terminolojileri
PNÖMATİK AKÜ- hava kanalına bağlı ve bir sigortayla donatılmış, hava (veya başka bir gaz) içeren bir tank. Belirli bir maksimum basınca ayarlanan valf. Karmaşık pnömatik uygulamalarda kullanılır. rüzgar-elektrikte çalışma basıncını dengelemek için ağlar... ... Büyük Ansiklopedik Politeknik Sözlüğü
Akümülatör (belirsizliği giderme)- Akümülatör (enlem. akümülatör toplayıcı, enlem. akümülatörden toplarım, biriktiririm) sonraki kullanımı amacıyla enerji biriktirmek için bir cihaz. Akü arabada kullanılan pil... ... Vikipedi
Pil- Bu terimin başka anlamları da vardır, bkz. Pil (anlamları). Pil (enlem.akümülatör toplayıcı, enlem.acumulo'dan toplamak, biriktirmek) daha sonraki kullanım amacıyla enerji depolamak için bir cihaz, ... ... Wikipedia
PİL- (enlem. akümülatör toplayıcısından) daha sonraki kullanım amacıyla enerji depolamak için bir cihaz. 1) Elektrik pili dönüşümler elektrik enerjisi kimyasal olana dönüştürür ve gerekirse ters dönüşümü sağlar;... ... Büyük Ansiklopedik Sözlük
PİL Modern ansiklopedi
Pil- (Latin akümülatör toplayıcısından), daha sonraki kullanım amacıyla enerji depolamaya yönelik bir cihaz. 1) Elektrik aküsü galvanic hücre yeniden kullanılabilir; Elektrik enerjisini kimyasal enerjiye dönüştürür ve... Resimli Ansiklopedik Sözlük
pil- A; m.Daha sonraki kullanım amacıyla enerji depolamaya yönelik bir cihaz. Termal, elektrik a. Şarj etmek. ◁ Şarj edilebilir, ah, ah. Bir tank. Ve pil. * * * pil (Latince akümülatör toplayıcıdan), depolamaya yönelik bir cihaz... ... ansiklopedik sözlük
Pil- (enlem. akümülatör toplayıcı, akümülatörden topladığım, biriktirdiğim) daha sonraki kullanım amacıyla enerji biriktirmek için bir cihaz. Birikmiş enerjinin türüne bağlı olarak A. ayırt edilir: elektrik, hidrolik, termal, ... ... Büyük Sovyet Ansiklopedisi
Bir mağara, bir kompresör ve bir gaz türbini - pnömatik enerji akümülatörü bu şekilde çalışır. ABD'de bu tür ilk cihaz 1991 yılında Alabama'nın McIntosh şehrinde inşa edildi. Amacı enerji santrallerindeki pik yükleri yumuşatmaktır.
Biriktirme modunda hava, kompresörler tarafından 538 bin metreküp hacimli bir yer altı deposuna (doğal tuz mağarası) yönlendirilir. 77 atm basınca kadar. Şebekenin güç tüketimi beklenmedik bir şekilde arttığında hava kaçar ve sisteme güç sağlar. Tankın 46 atm'lik daha düşük çalışma basıncına kadar boşaltılması için gereken süre 26 saattir ve bu süre zarfında istasyon 110 MW enerji üretmektedir.
Basınçlı hava türbini kendi başına döndürmez, gaz türbinine girer. Bir gaz türbininin gücünün 2/3'ü genellikle içine hava zorlayan bir kompresörü tahrik etmek için harcandığından önemli bir tasarruf elde edilir. Türbine girmeden önce hava, ısı eşanjöründe (reküperatör) yanma ürünleriyle ısıtılır, bu da verimliliği artırır.
Geleneksel bir gaz türbinine kıyasla gaz tüketiminde% 60 ... 70 oranında bir azalma, soğuk durumdan hızlı bir başlangıç (birkaç dakika) ve İyi iş düşük yüklerde.
Mcntosh istasyonunun inşaatı 30 ay sürdü ve 65 milyon dolara mal oldu.
Alabama projesi benzersiz değil. 1978 yılında Huntorf'ta Almanlar, 600...800 m derinlikte ve 50...70 atm basınç aralığında iki tuz mağarasında 290 MW'lık bir depolama tesisi (2 saatlik çalışma) başlattı. Başlangıçta Almanya'nın kuzeybatısındaki sanayi için sıcak bir yedek olarak kullanılan depolama, artık üretimdeki zirveleri dengelemek için kullanılıyor rüzgar enerjisi santralleri.
Sovyet döneminde Donbass'ta aynı mağaraya 1050 MW'lık bir pnömatik akümülatör yerleştirmeyi planladıklarını, kaderinin bilinmediğini yazıyorlar.
2012 yılında Teksas'ta 2 megawatt'lık bir rüzgar çiftliğinin yanında 500 MWh'lik bir pnömatik depolama tesisi açıldı, ancak ayrıntılar eksik.
Bu tür pillerin en basiti normal olanıdır. gaz silindiri, güç üretiminin en yüksek olduğu zamanda kompresörün havayı pompaladığı yüksek basınç. Enerji üretimi düştüğünde veya tam tersi tüketimi keskin bir şekilde arttığında vana açılır ve çıkış sıkıştırılmış hava jeneratör türbinini döndürür. Böyle bir kurulumun verimliliği nispeten küçüktür, ancak çoğu zaman üretimin en yüksek noktasında enerjinin çevredeki alanı ısıtarak boşa gittiği gerçeği göz önüne alındığında, bu eklemenin bile ihmal edilmemesi gerekir.
Böyle bir sistemin verimliliğini nasıl artırabilir ve göreceli maliyetini nasıl azaltabilirsiniz? Sıkıştırılmış adlı bir kurulumda Hava Enerjisi Depolama (CAES), ilk olarak ABD tarafından 1991 yılında McIntosh, Alabama'da inşa edildi. Doğal bir yer altı tuz mağarası rezervuar olarak kullanılmaktadır. Tuz tabakası havanın geçmesine izin vermez. yüksek basınç- küçük taneler, tuz tozu, formasyonun kalınlığında oluşabilecek en küçük çatlakları kapatır. 538 bin metreküp hacmindeki mağaraya hava giriyor. bir kompresör tarafından 77 atmosfer basınca pompalanır. Şebekenin güç tüketimi beklenmedik bir şekilde arttığında hava kaçar ve sisteme güç sağlar. Tankın 46 atm'lik daha düşük çalışma basıncına kadar boşaltılması için gereken süre 26 saattir ve bu süre zarfında istasyon 110 MW enerji üretmektedir.
Sistemin verimliliği nasıl artırılır? Basınçlı hava pervaneyi kendi başına döndürmez, ancak pervaneyle karışır. doğal gaz ve gaz türbinine girer. Çoğu Bir gaz türbininin gücü (üçte ikisine kadar) genellikle içine hava pompalayan kompresörü çalıştırmak için harcanır - burada önemli tasarruflar elde ederiz. Ayrıca hava, türbine girmeden önce ısı eşanjöründe (reküperatör) yanma ürünleriyle ısıtılır ve bu da verim sağlar.
Toplamda, geleneksel bir gaz türbinine eşit olan bu şema, gaz tüketiminde %60...70 oranında azalma, soğuk durumdan hızlı başlatma (birkaç dakika) ve düşük yüklerde iyi çalışma sağlar. Mcntosh istasyonunun inşası 30 ay sürdü ve maliyeti 65 milyon dolardı (doğal bir tuz mağarasının varlığına rağmen).
Alabama'daki projeye ek olarak, 1978 yılında Huntorf'ta Almanlar, 600...800 m derinlikte ve 50...800 m basınç aralığında iki tuz mağarasında 290 MW'lık bir depolama tesisi (2 saat çalışma) başlattı. 70 atmosfer. Depolama tesisi başlangıçta kuzeybatı Almanya'daki sanayi için sıcak bir rezerv olarak hizmet ediyordu ve şu anda rüzgar santrali üretimindeki zirveleri düzeltmek için kullanılıyor.
Sovyet döneminde Donbass'ta 1050 MW'lık bir pnömatik pil inşa edilmesi planlandı, ancak ne yazık ki o yılların birçok projesi gibi her şey kağıt üzerinde kaldı.
Proje geliştiricilerinden bir video.