Doğa insanoğluna güneş enerjisi, rüzgar enerjisi, nehir enerjisi ve diğer enerji kaynakları verdi. Bu serbest enerji üreticilerinin dezavantajı istikrar eksikliğidir. Bu nedenle aşırı enerjinin olduğu dönemlerde depolama tanklarında depolanır ve geçici düşüş dönemlerinde harcanır. Enerji akümülatörleri aşağıdaki parametreleri karakterize eder:
- depolanan enerjinin miktarı;
- birikiminin ve geri tepmesinin hızı;
- özgül ağırlığı;
- enerji depolama süresi;
- güvenilirliği;
- imalat ve bakım maliyeti ve diğerleri.
Sürücüleri düzenlemenin pek çok yolu vardır. En kullanışlı olanlardan biri, sürücüde kullanılan enerji türünün sınıflandırılması ve biriktirilmesi ve geri kazanılması şeklidir. Enerji akümülatörleri aşağıdaki ana tiplere ayrılmıştır:
- mekanik;
- termik;
- elektrik;
- kimyasal.
Potansiyel enerjinin birikimi
Bu cihazların özü komplikasyonsuzdur. Yük kaldırılırken düşürüldüğünde potansiyel birikim birikimi yararlı işler yapar. Tasarım özellikleri kargo türüne bağlıdır. Katı, sıvı veya gevşek madde olabilir. Kural olarak, bu türdeki cihazların tasarımı son derece basittir, dolayısıyla yüksek güvenilirlik ve uzun servis ömrü.Depolanan enerjinin depolama süresi malzemelerin ömrüne bağlıdır ve bin yıllara kadar ulaşabilir. Ne yazık ki, bu tür aygıtların özgül enerji yoğunluğu düşüktür.
Mekanik kinetik enerji depoları
Bu cihazlarda enerji, bir cismin hareketinde saklanır. Genellikle bu bir salınımlı veya translasyonel harekettir.
Titreşim sistemlerinde kinetik enerji, vücudun karşılıklı hareketinde yoğunlaşmaktadır. Enerji, vücudun hareketi ile zamanla, kısmen tedarik edilir ve tüketilir. Mekanizma ayarlamada oldukça karmaşık ve kaprisli. Mekanik saatlerde yaygın olarak kullanılır. Depolanan enerji miktarı genellikle küçüktür ve yalnızca cihazın çalışması için uygundur.
Jiroskopun enerjisini kullanan tahrik üniteleri
Kinetik enerji rezervi dönen volanda yoğunlar. Volanin spesifik enerjisi, benzer bir statik yükün enerjisini büyük ölçüde aşar. Kısa sürede, kabul edilebilir bir güç alma veya geri dönüş yapmak mümkündür. Enerji depolama süresi kısadır ve çoğu tasarım için birkaç saat ile sınırlıdır. Modern teknoloji, enerji depolama süresini birkaç aylığına getirmenizi sağlar. Flywheels, sarsıntılara karşı çok hassastır. Cihazın enerjisi doğrudan dönüş hızına bağlıdır. Bu nedenle, enerjinin biriktirilmesi ve bırakılması sırasında volanın dönme hızı değişir. Ve yük için, kural olarak sabit, düşük devir hızı gereklidir.
Daha umut verici cihazlar süper volanlar.Çelik bant, sentetik elyaf veya telden yapılmıştır. Tasarım yoğun olabilir veya boş alana sahip olabilir. Boş alanın varlığında, bandın dönüşleri çevrimin çevresine doğru hareket eder, volanin atalet momenti deiir, enerjinin bir kısmı deforme olmuş yayda saklanır. Bu tür cihazlarda, dönme hızı katı tasarımlardan daha kararlıdır ve enerji kapasitesi çok daha yüksektir. Buna ek olarak, daha güvenlidirler.
Modern süper volanlar Kevlar elyafından imal edilmiştir. Manyetik bir süspansiyon üzerinde bir vakum odasında dönerler. Birkaç ay boyunca enerjiden tasarruf edebiliyoruz.
Elastik kuvvetler kullanarak mekanik tahrikler
Bu cihaz tipi büyük spesifik enerji depolayabiliyor. Mekanik saklama alanından, birkaç santimetre boyutlarındaki cihazlar için en yüksek gç kapasitesine sahiptir.Çok yüksek dönme hızlarına sahip büyük volanlar çok daha yüksek bir enerji yoğunluğuna sahiptir ancak dış etkenlere karşı çok savunmasızdırlar ve daha kısa bir enerji depolama süresi sağlarlar.
Mekanik tahrikler, yaylı enerji kullanarak
Tüm enerji saklama sınıflarından en yüksek mekanik gücü sağlar. Sadece bahar kuvveti sınırıyla sınırlıdır. Sıkıştırılmış bir yaydaki enerji birkaç on yıl boyunca depolanabilir. Bununla birlikte, metaldeki sürekli deformasyon nedeniyle yorgunluk birikir ve yay kapasitesi azalır. Aynı zamanda, çalışma koşulları altındaki yüksek kaliteli çelik yaylar, maddi bir kapasite kaybı olmaksızın yüzlerce yıldır çalışabilir.
Yay fonksiyonları herhangi bir elastik elemanı gerçekleştirebilir. Kauçuk teller, örneğin, birim kütle başına depolanmış enerji açısından çelik ürünlerinden onlarca kat daha üstün. Ancak kimyasal yaşlanmaya bağlı olarak kauçuğun ömrü yalnızca birkaç yıldır.
Sıkıştırılmış gaz enerjisini kullanan mekanik sürücüler
Bu cihaz tipinde, gaz sıkıştırılarak enerji saklanır. Fazla bir enerji varsa, gaz kompresör vasıtasıyla basınç altında silindirin içine pompalanır. Gerektiğinde sıkıştırılmış gaz, türbini veya elektrik jeneratörünü döndürmek için kullanılır. Bir türbin yerine küçük kapasitelerde, bir pistonlu motor kullanmak uygun olur. Yüzlerce atmosfer basınçlı bir kapta bulunan gaz, birkaç yıl boyunca ve yüksek kaliteli takviye varlığında -ve onlarca yıl- yüksek bir spesifik enerji yoğunluğuna sahiptir.
Isıl enerjinin birikimi
Ülkemizin büyük bir bölümü kuzey bölgelerdedir, bu nedenle enerjinin büyük bir kısmı ısıtma için tüketilmektedir. Bu bağlamda, ısıyı depolama aygıtında tutma ve gerektiğinde oradan çıkarma sorununu düzenli olarak çözmek gereklidir.
Çoğu durumda, yüksek yoğunlukta depolanan termal enerji elde etmek ve onu kurtarmak için önemli bir zaman mümkün değildir. Bir dizi özellik ve yüksek fiyattan dolayı mevcut etkin cihazlar, geniş uygulama için uygun değildir.
Isı kapasitesi nedeniyle birikim
Bu en eski yöntemlerden biridir. Madde ısıtıldığında ve soğutulduğunda ısı serbest bırakıldığında termal enerjinin birikimi ilkesine dayanır. Bu tahriklerin tasarımı son derece basittir. Herhangi bir katı maddenin parçası veya sıvı bir soğutucu içeren kapalı bir kap olabilir. Termal enerji depolama, çok uzun bir servis ömrüne, hemen hemen sınırsız sayıda enerji depolama ve çıkışı çevrimine sahiptir. Ancak depolama süresi birkaç günü aşmaz.
Elektrik enerjisi depolama
Elektrik enerjisi modern dünyada en uygun formdur. Bu nedenle elektrikli saklama cihazları yaygınlaşmış ve en gelişmiş hale gelmiştir. Ne yazık ki, ucuz cihazların kapasitesi düşük ve spesifik kapasitesi büyük cihazlar çok pahalı ve kısa ömürlü.Elektrik enerjisinin akümülatörleri kondansatörler, ionistorlar, akümülatörlerdir.
Kondenserler
Bu, en büyük enerji depolama türüdür. Kondenserler -50 ila +150 derece arasındaki sıcaklıklarda çalışabilir. Enerji biriktirme ve boşaltma döngüsü sayısı saniyede onlarca milyondur. Birkaç kondansatörü paralel bağlayarak, gereken değerin kapasitesini kolayca elde edebilirsiniz. Buna ek olarak, değişken kondansatörler vardır. Bu kondansatörlerin kapasitansları mekanik veya elektriksel olarak veya sıcaklığa maruz bırakılarak değiştirilebilir.Çoğu zaman, değişken kondansatörler salınım devrelerinde bulunabilir.
Kondenserler iki sınıfa ayrılmıştır - polar ve polar olmayan. Polar( elektrolitik) ömrü polar olmayanlardan daha azdır, dış koşullara daha çok bağımlıdır, ancak aynı zamanda daha büyük spesifik bir kapasiteye sahiptir.
Enerji akümülatörleri olarak kapasitörler çok başarılı cihazlar değildir. Bunlar küçük bir kapasiteye ve depolanmış enerjinin önemsiz yoğunluğuna sahiptir ve saklama süresi saniyeler, dakikalar, nadiren saatler olarak hesaplanır. Kondenserler özellikle elektronik ve elektrik elektrik mühendisliğinde uygulama bulmuşlardır.
Kondansatörün hesabı, bir kural olarak zorluklara neden olmaz. Farklı kapasitör tipleri hakkında gerekli tüm bilgiler teknik referans kitaplarda sunulmaktadır.
Ionistörler
Bu cihazlar, kutup kapasitörleri ve piller arasında ara yer işgal eder. Bazen "süper kondansatörler" denir. Buna göre, çok sayıda şarj-deşarj kademesi var, kapasitans kondansatörlerden daha büyük ancak küçük pillerinkinden biraz daha küçük. Enerji depolama süresi birkaç haftaya kadar. Ionistörler sıcaklığa karşı çok hassastır.
Güç Pilleri
Yeterli miktarda enerji depolamanız gerekiyorsa elektrokimyasal piller kullanılır. Kurşun-asit cihazları bu amaç için en uygundur. Yaklaşık 150 yıl önce icat edildi. Ve o zamandan beri bataryanın cihazına yeni bir şey getirilmemiştir. Birçok özel model ortaya çıktı, bileşenlerin kalitesi önemli derecede arttı, pilin güvenilirliği arttı.Farklı üreticiler tarafından farklı amaçlarla üretilen cihaz pilinin, yalnızca küçük ayrıntılarda farklılık gösterdiği dikkate değerdir.
Elektrokimyasal piller çekiş ve çalıştırma pillerine ayrılmıştır.Çekiş traktörleri, elektrik nakliyesi, kesintisiz güç kaynakları, elektrikli el aletleri gibi araçlarda kullanılır. Bu tür piller, uzun, üniform bir deşarj ve geniş bir derinliğe sahiptir. Başlangıç pilleri kısa sürede büyük bir akım üretebilir, ancak bunlar için derin deşarj kabul edilemez.
Elektrokimyasal piller 250 hiçbir işlem onlar başarısızlık birkaç yıl geçmesi bile 2000 için ortalama olarak şarj-deşarj döngüsü sınırlı sayıda var. Elektrokimyasal piller sıcaklığa karşı hassastır, uzun şarj süresi ve çalışma kurallarına sıkı sıkıya bağlıdırlar.
Cihaz düzenli olarak şarj edilmelidir. Araca monte edilen akünün şarjı, jeneratörden harekete geçirilir. Kışın bu yeterli değil, soğuk bir pil kötü bir şarj alır ve motoru başlatmak için elektrik tüketimi artar. Bu nedenle, pili ayrıca özel bir şarj cihazı ile sıcak bir odada şarj etmek gereklidir. Kurşun-asit cihazlarının önemli dezavantajlarından biri, ağırlığıdır.düşük güç aygıtları
için
pil küçük ağırlıklarla gerekli mobil cihazlar, tekrar şarj edilebilen piller, seçili aşağıdaki türleri nikel-kadmiyum, lityum iyonu, bir metal hibrit polimer iyonik edin. Belirli kapasiteleri daha yüksektir, ancak fiyat çok daha yüksektir. Cep telefonlarında, dizüstü bilgisayarlarda, kameralarda, video kameralarda ve diğer küçük cihazlarda kullanılırlar. Farklı tipteki pillerin kendi parametreleri farklılık gösterir:. . vb şarj, raf ömrü, kapasite, boyut, sayısı
Lityum iyon piller yüksek güçlü elektrik ve hibrid otomobiller kullanılmaktadır. Düşük ağırlık, yüksek spesifik kapasite ve yüksek güvenilirliğe sahiptirler. Aynı zamanda, lityum-iyon piller çok yangın tehlikeli. Ateşleme, kısa devreden, kasanın mekanik deformasyonundan veya tahrip edilmesinden, akünün şarj edilmesinin veya boşaltılmasının ihlalinden meydana gelebilir. Lityumun yüksek aktivitesi nedeniyle yangın çıkarmak zor.
Piller birçok cihazın temelini oluşturur.Örneğin, telefonun enerji depolaması sağlam, su geçirmez bir muhafaza içine yerleştirilmiş kompakt harici bir batarya. Bir cep telefonunu şarj etmenize veya güç vermenize izin verir. Güçlü mobil enerji depolama aygıtları, dizüstü bilgisayarlar da dahil olmak üzere herhangi bir dijital aygıtı şarj edebilir. Bu tür cihazlarda, kural olarak, büyük kapasiteli lityum iyon piller takılmıştır. Ev için enerji depolaması da pil olmadan gereklidir. Ancak bu çok daha karmaşık bir cihazdır. Bataryaya ek olarak, bir şarj cihazı, bir kontrol sistemi, bir invertör bulunmaktadır. Cihazlar sabit bir ağdan veya başka kaynaklardan çalışabilir. Ortalama çıkış gücü 5 kW'dır.
Kimyasal enerji akümülatörleri
"Yakıt" ve "yakıtsız" sürücüler türleri vardır.Özel teknolojilere ve sıklıkla hantal yüksek teknoloji ekipmanlarına ihtiyaç duyarlar. Kullanılan işlemler, farklı türlerde enerji elde etmeyi mümkün kılmaktadır. Termokimyasal reaksiyonlar hem düşük hem de yüksek sıcaklıklarda gerçekleşebilir. Yüksek sıcaklık reaksiyonları için bileşenler yalnızca enerji elde edilmesi gerektiğinde verilir. Bundan önce ayrı yerlerde, farklı yerlerde saklanırlar. Düşük sıcaklık reaksiyonları için bileşenleri genellikle aynı depoda bulunurlar. Enerji( "şarj") depolama ve kullanımını( "boşalma") enerji biriktirme
ait
yakıt çalışma süresi Bu yöntem, birbirinden tamamen bağımsız iki aşama içerir. Geleneksel yakıt, kural olarak, büyük bir spesifik enerji kapasitesine sahiptir, uzun süreli depolama olasılığı, kullanım kolaylığı.Ancak hayat hala durmuyor. Yeni teknolojilerin devreye sokulması yakıt için artan gereksinimler getiriyor. Görev mevcut yakıtların geliştirilmesi ve yeni, yüksek enerjili yakıtlar yaratılmasıyla çözülür. Teknolojik süreçlerin eksikliği, atık, çalışmalarında büyük bir yangın ve patlama tehlikelerine, yüksek nitelikli personel ihtiyacı, teknolojinin yüksek maliyetiyle sınırlıdır yeni modellerin yaygın giriş
.Yakıt kimyasal enerji olmadan
tahrik enerjisi bu şekilde, diğer bazı kimyasal maddelerin dönüştürme yoluyla depolanır saklanır.Örneğin, ısıtma esnasında sönmüş kireç sönmemiş durumu haline gelir."Taburcu" Ne zaman depolanan enerji ısı ve gaz olarak serbest bırakılır. Bu kireç suyu söndürülmesi böyle olur. Reaksiyonu başlatmak için, genellikle bileşenleri bağlamak için yeterlidir.Özünde, termokimyasal reaksiyonun bu türü sadece derece yüzbinlerce bir sıcaklıkta yerleştirin sürer. Bu nedenle, kullanılan ekipman çok daha karmaşık ve pahalıdır.
