Noile tehnologii de stocare a energiei - o sursă de bună dispoziție
Astăzi, odată cu dezvoltarea energiei alternative devine mai activă, și este nevoie de mai multă energie pentru consumatori mobili - o problemă de mare actualitate este acumularea de putere. Să ne uităm la noi direcții în domeniul de stocare a energiei.
Utilizarea de zinc în loc de litiu și utilizarea tehnologiei de imprimare cu ecran companie Imprint Energy a oferit ultra-baterie, în timp ce încă flexibil. Bateria are o capacitate relativ ridicată la un cost suficient de scăzut de producție.
Datorită subtirimea și flexibilitatea bateriilor, compania de software speră să intereseze producătorii de tehnologie de dispozitive mobile. Astfel, a făcut deja prima livrare a bateriilor clienților, și planificate în continuare pentru a crește producția.
Aproape un an în urmă compania a oferit de dezvoltare a energiei ALVEO si comercializarea bateriilor din apă obișnuită și Berlin glazura, vopsea, care este folosit pentru haine de colorare (cum ar fi blugi). Bateriile propuse au un cost foarte scăzut, dar în același timp, să servească pentru o lungă perioadă de timp. Cercetătorii care au propus tehnologia (un student de la Universitatea Stanford si profesorul Colin Wessel Robert Huggins), a primit un grant de 4 milioane de. Dolari de la Departamentul de Energie al SUA.
compania Pellion și-a concentrat eforturile pentru a gasi chimia perfecta pentru baterie. Folosind algoritmi cele mai avansate și modele de calculator, dezvoltatorii au testat mai mult de 10.000 de materiale potențiale de catod, alegerea cea mai potrivită opțiune pentru magneziu Anode bateriile lor. Gerbrand Ceder (MIT profesor si co-fondator Pellion), a participat la un proiect pentru a dezvolta materiale in cadrul Institutului genomului nativ, care programul se bazează pe utilizarea calculatorului și simulare virtuală. realizarea industrială a acestor baterii este, de asemenea, susținută de Departamentul de Energie al SUA, și Khosla Ventures.
QuantumScape - un tânăr de pornire, dezvoltat în Silicon Valley. În dezvoltarea acestor baterii folosesc materiale de cercetare de la Universitatea Stanford. Acesta este un mod fundamental nou tip de baterie, care utilizează energia electronilor în mișcare, mai degrabă decât ionii. Este planificat să utilizarea pe scară largă a unor astfel de baterii în sistemele electrice și de alimentare cu energie independentă.
Compania dezvolta electroliți de lichide ionice cu proprietăți speciale. Bateriile D Boulder produs cu ajutorul unei Ionics, poate funcționa la tensiuni și temperaturi mai mari, în timp ce o valoare mai mică.
Dezvoltatorul principal al Prieto bateriei este un profesor de chimie Amy Prieto. Compania intentioneaza sa lanseze o baterie litiu-ion, care poate fi reîncărcată în cinci minute! În același timp, descărcarea de gestiune - de până la cinci ori mai mare decât cea standard de astăzi de baterii litiu-ion. Pentru a realiza astfel de indicatori sunt utilizați nanotehnologie - tiny nanofire de cupru, anodul care este fabricat baterie. Electrolitul este realizată într-un polimer solid.
Sakti3 - ideea companiei din Michigan, care dezvoltă o inovatoare baterie litiu-ion. Electrolitul bateriei se află într-o stare complet solidă și are o densitate mare de energie. Utilizarea polimerilor solizi implică absența lichidelor inflamabile în proiectarea bateriei. Și este mult mai sigur pentru mașini electrice. suport Compania: GM Ventures, Khosla Ventures si Itochu.
Xilectric
Baza bateriilor Xilectric principiul „Edison bateriilor“ (care este în mod tradițional din nichel și fier). Dar fabricarea Xilectric folosesc magneziu și aluminiu. acumulator Xilectric poate fi încărcat și descărcat de aproape 1000 de ori mai eficient. Prototipul ultra-rapid de încărcare a bateriei și la 2 minute!
Cu toate acestea, containerul prototip este încă prea mică pentru a fi utilizate ca sursă de energie auxiliară. Dar o astfel de baterie poate fi utilizată deja ca un baterii litiu-ion „ajutor“, oferindu-le un impuls de putere reală în vremuri de accelerare rapidă și decelerare. În plus, aceste baterii, folosind designul lor ieftine și în condiții de siguranță materiale sunt atractive pentru stocarea energiei electrochimice.
Cercetator Yi Cui de la Universitatea Stanford a propus utilizarea de baterii litiu-ion Amprius nanostructurat siliciu ca anod. Nanostructurat anod de siliciu reduce dimensiunea de patru ori, cu o creștere de patru ori a capacității. Compania a primit deja 25 de milioane $ de la investitori.
Acum, ia în considerare diferitele tipuri de baterii
procesul de generare a energiei electrice ciclu lanț include în mod necesar un element, ca o unitate (baterie). În metodele tradiționale de rezerve de energie de generare a energiei electrice sunt acumulate în „nici electric“ formă preliminară, și acest link - magazinul de energie, este imediat înainte de generatorul electric.
hidrocentrală Rezervorul este proiectat pentru a acumula energia potențială a apei râului în câmpul gravitațional al Pământului, ridicând-o la o anumită înălțime prin intermediul unor baraje. Alimentarea cu energie termică se acumulează în depozitarea lor necesară pentru rezervele de buna funcționare a combustibilului solid sau lichid sau livrările de conducte de gaze naturale, valoarea calorică care asigură alimentarea necesară de energie. Miezuri de reactoare de centrale nucleare reprezintă un stoc de combustibil nuclear, au anumite resurse disponibile pentru utilizarea energiei nucleare.
Modul de putere constantă este disponibilă pentru toate tipurile de mai sus de generatoare de energie electrică. Cantitatea de energie produsă este ajustată prin aceasta într-o gamă largă în funcție de nivelul de consumul lor zilnic. Surse alternative (eoliene, mareelor, geotermală, energia solară) nu poate oferi un generator de curent continuu garantat la nivelul cerut în acest moment. Unitatea, cu toate acestea, nu există resurse de spațiu de stocare ca dispozitiv de amortizare, ceea ce face un consum de energie mai puțin dependentă de fluctuațiile de putere sursă. sursa de energie este acumulată în acumulatorul și apoi consumate, după cum este necesar, sub formă de energie electrică. Mai mult decât atât, prețul său depinde de costul unității.
O trăsătură caracteristică a unității de surse alternative de energie este, de asemenea, un fapt că energia acumulată în ea poate fi cheltuite în alte scopuri. De exemplu, câmpuri magnetice ridicate și ultraînaltă pot fi generate cu ajutorul lor.
Energia primită în unități de fizică și de energie, iar raportul dintre ele 1 kWh sau 1000 W * 3600 -. La fel ca și cea de 3,6 MJ. În consecință un echivalent cu 1 MJ / kWh 3.6. Sau 0,278 kWh
Unele dintre stocarea energiei comune:
Bun început: recenzie Powered - nu o clasificare completă utilizată în dispozitive de stocare a energiei, în plus față de luate în considerare aici, există termice, de primăvară, de inducție, mai multe tipuri diferite de dispozitive de stocare a energiei.
tip condensator de antrenare
Condensatorul de energie stocată 1 F la o tensiune de 220 V este: E = CU2 / 2 = 1 * 2202/2 = 24 kJ 200 J = MJ 0,0242
6,73 Wh. Greutatea unuia dintre condensatorul electrolitic poate fi de până la 120 kg. Per unitate de densitate de energie de masă este egală cu puțin mai mare de 0,2 kJ / kg. oră cu mașina posibil sub sarcină în termen de 7 wați. condensatori electrolitici poate dura până la 20 de ani. condensatori dublu strat electrice (supercapacitors) au o densitate mai mare de energie și putere (aproximativ 13 Wh / l = 46,8 kJ / L și până la 6 kW / l, respectiv). Când resursa de aproximativ 1 milion. reîncărcare de cicluri. Avantajul incontestabil al stocării condensator este abilitatea de a utiliza energia stocată pentru o perioadă scurtă de timp.
agregatorii gravitatiei
Agregatori de tip nucă de cocos magazin de energie de energie atunci când ridicați berbec copra 2m masă sau mai mult la o înălțime de aproximativ 4 m. Copra de circulație care se deplasează în diseminările din partea energia potențială a corpului, comunicând generatorul său electric. Cantitatea de energie produsă E = mgh în cazul ideal (fără pierderi de frecare) vor fi
22.24 Wh. Pe femei in masa Unitate de copra densitate de energie este egală cu 0,04 kJ / kg. Într-o oră, unitatea este capabil de încărcare de până la 22 de wați. Speranța de viață a designului mecanic este mai mare de 20 de ani. corp Acumulate în energia câmpului gravitațional poate fi consumat într-o perioadă scurtă de timp, ceea ce este un avantaj al acestui exemplu de realizare.
acționare hidraulică utilizează energia apei (masa de ordinul a 8-10 tone) pompat din puț în rezervorul turnului de apă. În mișcarea inversă sub influența gravitației apei se rotește generatorul turbinei. Pompă de vid normală, fără probleme permite pompat apă până la o înălțime de 10 m. Energia stocată este deci E = mgh
8 * 10000 * 10 J = 0,8 MJ = 0,223 kWh. Per unitate de densitate de energie de masă este egală cu 0,08 kJ / kg. Sarcina furnizată de stocare timp de o oră, este în intervalul de 225 wați. Unitatea va dura 20 de ani sau mai mult. Motor eolian poate conduce în mod direct la pompa (fără conversie în energie electrică, care este asociat cu anumite pierderi), apa din vasul de turn poate fi utilizat pentru alte necesități, dacă este necesar.
Depozitarea bazată pe un volant
0,556 kWh. Sarcina maximă este asigurată de antrenare-volant timp de o oră nu depășește 560 wați. Volantă poate dura bine de 20 de ani sau mai mult. Avantaje: eliberare rapidă a energiei stocate, posibilitatea de a îmbunătăți considerabil performanța prin selectarea materialului și modificări ale caracteristicilor geometrice ale volantul.
Acționarea sub forma unui proces chimic (un plumb-acid)
baterie clasica avand o capacitate de 190 Ah, cu o tensiune de ieșire de 12 V și 50% de evacuare este capabil să furnizeze un curent de 10 A timp de 9 ore. energia eliberată este de 10 A * 12 B * 9 h = 1,08 kWh. Sau aproximativ 3,9 MJ per ciclu. Având în greutate a bateriei de 65 kg, avem o energie specifică de 60 kJ / kg. Sarcina maximă pe care bateria este capabilă să ofere timp de o oră nu depășește 1080 de wați. Perioada de garanție pentru calitatea bateriei este între 3 - 5 ani, în funcție de utilizare. Bateria poate primi în mod direct puterea de la curenti de iesire ajunge la mii de Amperi, atunci când tensiunea de ieșire de 12 V, care corespund standardului rutier. Cu o multitudine de dispozitive compatibile baterii, proiectate pentru o tensiune de curent continuu de 12 V, 12/220 convertoare disponibile în putere diferite.
Acționarea de tip pneumatic
Aerul este pompat în rezervorul de oțel de 1 metru cub la atmosfere de presiune 40, efectuează muncă în condiții de expansiune izotermă. Iov A, făcut de gazului ideal în conditiile T = const, determinată conform formulei:
A = (M / mu) R T ln (V2 / V1)
Aici, M - masa de gaz, mu - 1 masa mol de același gaz, R = 8,31 J / (mol * K), T - temperatura, calculată de absolută Kelvin, V1 și V2- inițiale și volumul final ocupat de gaz ( în care V2 / V1 = 40 în timpul expansiunii la presiunea atmosferică din interiorul rezervorului). Pentru ca expansiunea izoterma doar legea lui Boyle: p1V1 = P2 V2. Să presupunem T = 298 0K (250C) Pentru aer M / mu
40 = 1785.6 0,0224 moli substanțe gaz efectuează lucrarea A = * 8.31 * 1785.6 298 * ln 50
4,45 kWh per ciclu. Pereții rezervorului cu o presiune de 40-50 atmosfere, ar trebui să aibă o grosime de cel puțin 5 mm, și, prin urmare, masa de depozitare este de aproximativ 250 kg. Energia specifică stocată acționare pneumatică date va fi egală cu 64 kJ / kg. Rezerva de putere furnizată de o acționare pneumatică pentru o oră de funcționare, va fi de 4,5 kW. Garantat de viață, precum și majoritatea drive-urile bazate pe executarea de lucrări mecanice a pieselor lor structurale, este de 20 de ani. Avantajele acestui tip de unitate: capacitatea rezervorului subteran; rezervorul poate servi ca un cilindru standard de gaz, cu ajutorul unui echipament adecvat, turbina eoliană poate transmite direct mișcarea pompei compresorului. În plus, multe dispozitive folosesc direct energia acumulată în rezervorul de aer comprimat.
Aici parametrii considerați tipuri de stocare a energiei în tabelul rezumativ:
De asemenea, se adaugă faptul că, în ultimul timp, în diferite magazine on-line a apărut farmece de tritiu. Ei nu sunt foarte scumpe, circa 600-700 de ruble. Este aceste mărunțișuri și să fie utilizate pentru energie.
Principiul de funcționare este martisoare foarte simplu. Există un bec din sticlă sau policarbonat (plastic). Balonul interior este acoperit cu fosfor. Si in interior este tritiu gaz. Tritiul - unul dintre izotopii de hidrogen, care timp de aproape 24 de ani pot dezintegrează în heliu și radiație beta. radiații beta este un flux de electroni și neutroni, precum și o mică parte a unui neutrino.
