Потребителски вход

Запомни ме | Регистрация
Постинг
06.03.2011 12:32 - Акумулатори
Автор: dedenze Категория: Технологии   
Прочетен: 1191 Коментари: 0 Гласове:
2

Последна промяна: 06.03.2011 12:39


            Енергия се намира , въпроса е как да я съхраним и използуваме когато ни трябва.  Науката отделя много внимание, в търсене на по-ефективни решения, за съжаление е много трудно. Подходите са почти в целият спектър на техническите науки. Ще опитам да разкажа за някои от тях с реално приложение и без особени подробности, които лесно могат да се намерят в информационното пространство. Нямам рекламен интерес, затова ще посоча недостатъците и предимствата обективно.

           Акумулиране на топлина.

            Водата поради високата си топлоемкост се използува масово. В бита това е бойлера загрят през нощта. В топлоелектрическите централи също се ползува масово през нощта, когата потреблението на ел. енергия намалява. Горещата вода се “складира” под земята в топлоизолирани хранилища и ползува при върхови натоварвания  на ТЕЦ. При елементарно съхранение без налягане ( до 95 градуса) , обемният топлинен капацитет(ОТК) на водата е 85 киловатчаса на кубичен метър. За едно домакинсво, ползуващо за отопление средно 20 квч дневно, са нужни, за 6 месеца зима около 50 м. куб. гореща вода . Тя може да бъде събрана и акумулирана през лятото с концентриращи топлообменници и циркулационна помпа за гореща вода. Съхранена в подземен добре термоизолиран резервоар.

            В много случаи се използуват и други по- скъпи вещества, бинарни и тройни смеси, с пои-висок ОТК. Някои са опасни за здравето на човека и химически агресивни. Използува се и топлината за преминаване в друго агрегатно състояние – твърдо в течно при акумулиране и обратно  течно- твърдо при отдаване. При тях се постигат по високи стойности на ОТК, например:   Li NOз – 261 квч/м. куб.; LiOH – 416 квч/м куб.; Na2B4 O7 – 339 квч/м. куб.;LiF/ 33 MgF 2 - 556 квч/ м. куб.....Интересна перспектива, свързана с фазовия преход се открива при органичните продукти и смоли.

            Съществува и термохимична акумулация, която се основава на отдаването и поглъщането на топлина при определени  обратими химични реакции. Една такава обратима  система  е СаО (негасена вар) + Н2О =Са(ОН)2(гасена вар) + !415 kJ/kg топлина . При тази система ОТК е 365квч/ м. куб.

            Акумулиране на механична енергия

           Такива съоръжения са маховиците в две основни разновидности – ниско до 6-8000 оборота /мин и високооборотни – 25-30000 об./мин. Първия вид се изработва от ковани метали или бобини от стоманена тел навити с определен натяг. Втория е от по леки материали – полиимид или въглеродно влакно . Двигателя за развъртане е обикновено и генератор за разреждане. Тежка и сложна система по отношение на охлаждане, лагеруване,поддръжка, безопасност и жироскопски ефекти. За малки мощности се прилага в автомобили и градски транспорт.

             Най- широко приложение има при помпено- генераторни станции. При тях с помощта на нощна ел. енергия се пълни басеин с вода на по- голяма височина, през деня във върховите натоварвания се използува натрупаната потенциална енергия за електропроизводство с КПД около 50 %. Водата е оборотна , което изисква изграждане на два басейна с необходимите размери. Строй се на места с подходяща геофизична даденост с цел по- малки разходи и загуби

          Акумулиране на електричество

           Тук също има голямо многообразие, но в практиката са навлезли за сега системи базирани на обратими химически реакции като : оловни ; никел- кадмиеви, сребърно-цинкови, литий –йон.

           Оловните акумулатори са с най-големи габарити и тегло . Като електролит се използува разредена  до плътност 1,27 сярна киселина. При зареждане се отделя водород, но взривоопасна смес не се получава . Специалистите твърдят, че се дължи на атоми на оловото, съдържащи се в излитащият газ.  Поради ниското вътрешно съпротивление могат да отдават голям ток за кратко време. Това ценно качество ги прави незаменими при автомобилите където е нужна стартерна характеристика. Издържат над 700 пълни цикъла на разреждане- зареждане. При правилна експлоатация и дозареждане много повече. Презареждането и заряда с по-голям ток, оказват лошо но не фатално влияние. Фатално е късо съединение и разреждане под фабричния номинал – това води до сулфатизация на електродите и ограничаване на капацитета. Работата по тяхното усъвършенстване продължава,  в рамките на 20-30 години са намалили размера и теглото си значително при същия капацитет. Отлични за подемни машини, където теглото е положителен елемент. Недостатък е саморазрежданета което достига до 1% дневно. Накълно заредена, единична клетка има напрежение 2,7 V, разредена 1,9 V.

           Никел- кадмиевите акумулатори работят с електролит- разредена калиева или натриева основа  до плътност 1,21. Възможна е добавка на литиева основа при което се увеличава капацитета. Имат сравнително малко КПД и напрежение на заредена клетка 1,7 V. Издържат на късо съединение и разряда до 0 V не е опасен за елемента. Саморазряда на батерията е под 0,1 % дневно. Вътрешното съпротивление е 4-5 пъти по голямо от това на оловните. Издържат над 800 пълни заряд-разрядни цикъла, но са чувствителни към големината на зарядния ток. Особено важи за капселованите с което рязко намалява живота им, при по- голям ток те се раздуват може и да се пръснат. Доскоро бяха масово използувани в преносимите телефони и устройства.

            Новите и най-модни са акумулаторите  литий – йон . При тях няма обратима химическа реакция, а миграция на литий под формата на йон между катода и анода при заряд- разряд. За целта се използува кобалтов двуокис, чрез който се реализира миграцията. Когато зареждащата енергия е по-голяма настъпва  химическа, необратима реакция и акумулатора се разрушава . В по- старите конструкции водеше до запалване, раздуване и  взрив. Предимствата на батерията са над 1200 цикъла . Малък габарит и тегло при добър капацитет, саморазряд  0,3% дневно , КПД -99% . Не търпи зареждащо напрежение над 4,2 V и ток над зададения фабрично, както и преразреждане . Новите батерии са с вградена електроника осигуряваща правилната експлоатация. Цени най-високи за сега. Нямам данни за вътрешно съпротивление, но по загряването в режим на заряд предполагам  около 10 пъти по- високо от  оловните.

             С появата на интегрални схеми с нищожна ел. консумация, като акумулатори, за буферно захранване успешно се използуват кондензатори с по-висок капацитет. Все още не е постигнат малък размер и капацитет няколко  фарада при високо напрежение, но новите постижения са почти ежедневни. Точно миниатюризацията на кондензаторите направиха възможна продажбата в бита  на флоуресцентни лампи с размера на  традиционните с нагреваема жичка и много други изделия. Кондензаторите не изискват поддръжка и допълнителни инвестиции при живот над 20000 часа. Лесно се свързват в батерии и могат да отдадат енергията моментално . Това ги прави незаменими при ел. заваряване, диспергиране на твърди материали , импулсни генератори, изпарение на метали и пр.... Недостатък е, че съхраняват само постоянно напрежение- заряд.

           Бъдеще имат и  природните биоакумулатори, всяко растение може да се разглежда по подобен начин. Такава, събрана много отдавна, от тях енергия- слънчева и земна, сега се експлоатира масово под формата на петрол и  природен газ, въглища. Целулозата може веднага да се използува но това е друга тема.

 




Тагове:   енергия,   съхранение,


Гласувай:
2
0



Следващ постинг
Предишен постинг

Няма коментари
Търсене

За този блог
Автор: dedenze
Категория: Лични дневници
Прочетен: 781316
Постинги: 705
Коментари: 2100
Гласове: 2924
Календар
«  Декември, 2014  
ПВСЧПСН
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
293031