Ang kalikasan ay nagbigay sa tao ng iba't ibang pinagmumulan ng enerhiya: ang araw, hangin, ilog at iba pa. Ang kawalan ng mga libreng generator ng enerhiya na ito ay ang kakulangan ng katatagan. Samakatuwid, sa panahon ng labis na enerhiya, ito ay iniimbak sa mga storage device at ginugugol sa mga panahon ng pansamantalang pag-urong. Ang mga device sa pag-imbak ng enerhiya ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga sumusunod na parameter:
- dami ng nakaimbak na enerhiya;
- bilis ng pag-iipon at pagbabalik nito;
- specific gravity;
- oras ng pag-iimbak ng enerhiya;
- pagkakatiwalaan;
- gastos sa paggawa at pagpapanatili at iba pa.
Maraming paraan para ayusin ang mga drive. Ang isa sa mga pinaka-maginhawa ay ang pag-uuri ayon sa uri ng enerhiya na ginagamit sa storage device, at ayon sa paraan ng akumulasyon at pagbabalik nito. Nahahati ang mga device sa pag-imbak ng enerhiya sa mga sumusunod na pangunahing uri:
- mekanikal;
- thermal;
- electric;
- kemikal.
Pag-iipon ng potensyal na enerhiya
Ang esensya ng mga device na ito ay prangka. Kapag ang isang load ay itinaas, ang potensyal na enerhiya ay naipon; kapag ibinaba, ito ay nagsasagawa ng kapaki-pakinabang na gawain. Ang mga tampok ng disenyo ay nakasalalay sa uri ng kargamento. Maaari itong maging solid, likido omaluwag na sangkap. Bilang isang patakaran, ang mga disenyo ng mga device ng ganitong uri ay napaka-simple, kaya ang mataas na pagiging maaasahan at mahabang buhay ng serbisyo. Ang oras ng pag-iimbak ng nakaimbak na enerhiya ay nakasalalay sa tibay ng mga materyales at maaaring umabot sa millennia. Sa kasamaang palad, ang mga naturang device ay may mababang density ng enerhiya.
Mechanical na imbakan ng kinetic energy
Sa mga device na ito, ang enerhiya ay iniimbak sa paggalaw ng isang katawan. Kadalasan ito ay isang oscillatory o translational na paggalaw.
Kinetic energy sa oscillatory system ay puro sa reciprocating motion ng katawan. Ang enerhiya ay ibinibigay at natupok sa mga bahagi, sa oras sa paggalaw ng katawan. Ang mekanismo ay medyo kumplikado at pabagu-bago sa setting. Malawakang ginagamit sa mga mekanikal na relo. Karaniwang maliit ang dami ng nakaimbak na enerhiya at angkop lamang para sa pagpapatakbo ng device mismo.
Gyroscope powered storage device
Ang tindahan ng kinetic energy ay puro sa isang umiikot na flywheel. Ang partikular na enerhiya ng isang flywheel ay makabuluhang lumampas sa enerhiya ng isang katulad na static na pagkarga. Posibleng makatanggap o makapaglabas ng makabuluhang kapangyarihan sa maikling panahon. Ang oras ng pag-iimbak ng enerhiya ay maikli, at para sa karamihan ng mga disenyo ay limitado sa ilang oras. Ginagawang posible ng mga modernong teknolohiya na dalhin ang oras ng pag-iimbak ng enerhiya sa ilang buwan. Ang mga flywheel ay napaka-sensitibo sa pagkabigla. Ang enerhiya ng aparato ay direktang nakasalalay sa bilis ng pag-ikot nito. Samakatuwid, sa proseso ng akumulasyon at pagbabalik ng enerhiya, ang isang pagbabago sa bilis ng pag-ikot ng flywheel ay nangyayari. At para sa isang load tulad ngbilang panuntunan, kailangan ng pare-pareho, mababang bilis ng pag-ikot.
Mas maraming promising na device ang mga superflywheels. Ang mga ito ay ginawa mula sa steel tape, synthetic fiber o wire. Ang disenyo ay maaaring siksik o may bakanteng espasyo. Kung may libreng espasyo, ang mga coils ng tape ay lumipat sa paligid ng pag-ikot, ang sandali ng pagkawalang-galaw ng flywheel ay nagbabago, ang bahagi ng enerhiya ay naka-imbak sa deformed spring. Sa ganitong mga aparato, ang bilis ng pag-ikot ay mas matatag kaysa sa mga solidong istruktura, at ang kanilang pagkonsumo ng enerhiya ay mas mataas. Mas ligtas din sila.
Ang mga modernong super flywheel ay gawa sa Kevlar fiber. Umiikot sila sa isang vacuum chamber sa isang magnetic suspension. May kakayahang mag-imbak ng enerhiya sa loob ng ilang buwan.
Mechanical na imbakan gamit ang elastic forces
Ang ganitong uri ng device ay may kakayahang mag-imbak ng malaking partikular na enerhiya. Sa mga mekanikal na drive, ito ang may pinakamataas na intensity ng enerhiya para sa mga device na may sukat na ilang sentimetro. Ang malalaking flywheel na may napakataas na bilis ng pag-ikot ay may mas mataas na nilalaman ng enerhiya, ngunit ang mga ito ay napaka-bulnerable sa mga panlabas na impluwensya at may mas maikling oras ng pag-imbak ng enerhiya.
Spring energy mechanical storage
May kakayahang maghatid ng pinakamataas na mekanikal na kapangyarihan ng anumang klase ng pag-iimbak ng enerhiya. Ito ay limitado lamang sa lakas ng makunat ng tagsibol. Ang enerhiya sa isang naka-compress na spring ay maaaring maimbak ng ilang dekada. Gayunpaman, dahil sa patuloy na pagpapapangit, ang pagkapagod ay naipon sa metal, at ang kapasidad ng tagsibolbumababa. Kasabay nito, ang mga de-kalidad na spring spring, sa ilalim ng wastong mga kondisyon ng pagpapatakbo, ay maaaring gumana nang daan-daang taon nang walang kapansin-pansing pagkawala ng kapasidad.
Ang mga function ng Spring ay maaaring gawin ng anumang elastic na elemento. Ang mga rubber band, halimbawa, ay dose-dosenang beses na mas mataas kaysa sa mga produktong bakal sa mga tuntunin ng nakaimbak na enerhiya sa bawat yunit ng masa. Ngunit ang buhay ng serbisyo ng goma dahil sa pagtanda ng kemikal ay ilang taon lamang.
Mga mekanikal na storage device gamit ang enerhiya ng mga naka-compress na gas
Sa ganitong uri ng device, ang enerhiya ay iniimbak sa pamamagitan ng pag-compress ng gas. Sa pagkakaroon ng labis na enerhiya, ang gas ay pumped sa ilalim ng presyon sa silindro gamit ang isang compressor. Kung kinakailangan, ang compressed gas ay ginagamit upang iikot ang turbine o electric generator. Sa mababang kapasidad, ipinapayong gumamit ng piston motor sa halip na isang turbine. Ang gas sa isang sisidlan sa ilalim ng presyon ng daan-daang atmospheres ay may mataas na partikular na density ng enerhiya sa loob ng ilang taon, at may mataas na kalidad na mga kabit - sa loob ng mga dekada.
Imbakan ng enerhiya ng init
Karamihan sa teritoryo ng ating bansa ay matatagpuan sa hilagang rehiyon, kaya ang malaking bahagi ng enerhiya ay napipilitang gastusin para sa pagpainit. Kaugnay nito, kinakailangang regular na lutasin ang problema sa pagpapanatili ng init sa drive at pag-extract dito kung kinakailangan.
Sa karamihan ng mga kaso, hindi posibleng makamit ang mataas na density ng nakaimbak na thermal energy at anumang makabuluhang panahon ng pag-iingat nito. Mga kasalukuyang epektibong device sadahil sa ilan sa mga tampok nito at mataas na presyo ay hindi angkop para sa malawak na aplikasyon.
Imbakan dahil sa kapasidad ng init
Ito ang isa sa mga pinaka sinaunang paraan. Ito ay batay sa prinsipyo ng akumulasyon ng thermal energy kapag ang isang substance ay pinainit at heat transfer kapag ito ay pinalamig. Ang disenyo ng naturang mga drive ay napakasimple. Maaari itong maging isang piraso ng anumang solidong sangkap o isang saradong lalagyan na may likidong coolant. Ang mga thermal energy accumulator ay may napakahabang buhay ng serbisyo, halos walang limitasyong bilang ng mga cycle ng akumulasyon at pagpapalabas ng enerhiya. Ngunit ang oras ng pag-iimbak ay hindi lalampas sa ilang araw.
Imbakan ng kuryente
Ang elektrisidad na enerhiya ang pinakamaginhawang anyo nito sa modernong mundo. Iyon ang dahilan kung bakit ang mga electric storage device ay malawakang ginagamit at pinaka-binuo. Sa kasamaang palad, ang partikular na kapasidad ng mga murang device ay maliit, at ang mga device na may mataas na partikular na kapasidad ay masyadong mahal at panandalian. Ang mga electric energy storage device ay mga capacitor, ionistor, baterya.
Capacitors
Ito ang pinakamaraming uri ng pag-iimbak ng enerhiya. Ang mga capacitor ay may kakayahang gumana sa mga temperatura mula -50 hanggang +150 degrees. Ang bilang ng mga cycle ng akumulasyon-pagbabalik ng enerhiya ay sampu-sampung bilyon kada segundo. Sa pamamagitan ng pagkonekta ng ilang mga capacitor nang magkatulad, madali mong makuha ang kinakailangang kapasidad. Bilang karagdagan, mayroong mga variable na capacitor. Ang pagpapalit ng kapasidad ng naturang mga capacitor ay maaaring gawin sa mekanikal o elektrikal o sa pamamagitan ng temperatura. Kadalasan, ang mga variable na capacitor ay matatagpuan samga oscillatory circuit.
Ang mga capacitor ay nahahati sa dalawang klase - polar at non-polar. Ang buhay ng serbisyo ng polar (electrolytic) ay mas maikli kaysa sa non-polar, mas nakadepende sila sa mga panlabas na kondisyon, ngunit sa parehong oras mayroon silang mas partikular na kapasidad.
Dahil ang mga capacitor sa pag-imbak ng enerhiya ay hindi masyadong matagumpay na mga device. Mayroon silang mababang kapasidad at hindi gaanong tiyak na densidad ng nakaimbak na enerhiya, at ang oras ng pag-iimbak nito ay kinakalkula sa mga segundo, minuto, bihirang oras. Ang mga capacitor ay nakahanap ng aplikasyon pangunahin sa electronics at power electrical engineering.
Ang pagkalkula ng kapasitor, bilang panuntunan, ay hindi nagiging sanhi ng mga paghihirap. Ang lahat ng kinakailangang impormasyon sa iba't ibang uri ng mga capacitor ay ipinakita sa mga teknikal na manwal.
Ionistors
Ang mga device na ito ay sumasakop sa isang intermediate na posisyon sa pagitan ng mga polar capacitor at mga baterya. Minsan sila ay tinutukoy bilang "supercapacitors". Alinsunod dito, mayroon silang isang malaking bilang ng mga yugto ng pag-charge-discharge, ang kapasidad ay mas malaki kaysa sa mga capacitor, ngunit bahagyang mas mababa kaysa sa maliliit na baterya. Ang oras ng pag-iimbak ng enerhiya ay hanggang ilang linggo. Ang mga ionistor ay napaka-sensitibo sa temperatura.
Mga power batteries
Ang mga electrochemical na baterya ay ginagamit kung kailangan mong mag-imbak ng maraming enerhiya. Ang mga lead-acid device ay pinakaangkop para sa layuning ito. Naimbento sila mga 150 taon na ang nakalilipas. At mula noon, walang panimula na bago ang ipinakilala sa device ng baterya. Maraming mga dalubhasang modelo ang lumitaw, ang kalidad ng mga bahagi ay tumaas nang malaki,pagiging maaasahan ng baterya. Kapansin-pansin na ang device ng isang baterya na ginawa ng iba't ibang mga tagagawa ay naiiba lamang sa mga maliliit na detalye para sa iba't ibang layunin.
Ang mga electrochemical na baterya ay nahahati sa traksyon at pagsisimula. Ang traksyon ay ginagamit sa electric transport, uninterruptible power supply, power tools. Ang ganitong mga baterya ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang mahabang unipormeng discharge at ang malaking lalim nito. Ang mga starter na baterya ay maaaring maghatid ng mataas na kasalukuyang sa maikling panahon, ngunit hindi katanggap-tanggap para sa kanila ang malalim na discharge.
Ang mga electrochemical na baterya ay may limitadong bilang ng mga cycle ng pag-charge-discharge, sa average mula 250 hanggang 2000. Kahit na hindi ginagamit, nabigo ang mga ito pagkatapos ng ilang taon. Ang mga electrochemical na baterya ay sensitibo sa temperatura, nangangailangan ng mahabang oras ng pag-charge, at nangangailangan ng mahigpit na pagpapanatili.
Kailangang i-recharge ang device sa pana-panahon. Ang baterya na naka-install sa sasakyan ay sinisingil sa paggalaw mula sa generator. Sa taglamig, hindi ito sapat, ang malamig na baterya ay hindi tumatanggap ng singil nang maayos, at ang pagkonsumo ng kuryente upang simulan ang makina ay tumataas. Samakatuwid, kinakailangan na dagdagan ang singilin ang baterya sa isang mainit na silid na may espesyal na charger. Ang isa sa mga makabuluhang disadvantage ng lead-acid na device ay ang bigat ng mga ito.
Mga baterya para sa mga low power device
Kung kailangan ang mga mobile device na may mababang timbang, piliin ang mga sumusunod na uri ng baterya: nickel-cadmium,lithium-ion, metal-hybrid, polymer-ion. Mayroon silang mas mataas na tiyak na kapasidad, ngunit ang presyo ay mas mataas. Ginagamit ang mga ito sa mga mobile phone, laptop, camera, camcorder at iba pang maliliit na device. Iba-iba ang iba't ibang uri ng mga baterya sa kanilang mga parameter: ang bilang ng mga cycle ng pag-charge, buhay ng istante, kapasidad, laki, atbp.
Ang mga high power na lithium-ion na baterya ay ginagamit sa mga de-kuryenteng sasakyan at hybrid na sasakyan. Ang mga ito ay magaan ang timbang, mataas na tiyak na kapasidad at mataas na pagiging maaasahan. Kasabay nito, ang mga baterya ng lithium-ion ay napaka-nasusunog. Maaaring mangyari ang pag-aapoy mula sa isang maikling circuit, mekanikal na pagpapapangit o pagkasira ng kaso, mga paglabag sa mga mode ng pagsingil o paglabas ng baterya. Ang pag-apula ng apoy ay medyo mahirap dahil sa mataas na aktibidad ng lithium.
Ang Baterya ang backbone ng maraming appliances. Halimbawa, ang isang energy storage device para sa isang telepono ay isang compact na panlabas na baterya na inilagay sa isang matibay at hindi tinatablan ng tubig na case. Ito ay nagpapahintulot sa iyo na i-charge o i-power ang iyong cell phone. Ang makapangyarihang mga mobile energy storage device ay may kakayahang mag-charge ng anumang mga digital na device, maging ang mga laptop. Sa mga naturang device, bilang panuntunan, naka-install ang mataas na kapasidad na mga baterya ng lithium-ion. Ang pag-iimbak ng enerhiya para sa bahay ay hindi rin kumpleto nang walang mga baterya. Ngunit ang mga ito ay mas kumplikadong mga aparato. Bilang karagdagan sa baterya, may kasama silang charger, control system, at inverter. Ang mga aparato ay maaaring gumana pareho mula sa isang nakapirming network at mula sa iba pang mga mapagkukunan. Ang output power ay 5 kW sa average.
Drivesenerhiya ng kemikal
Pagkaiba sa pagitan ng mga uri ng drive na "fuel" at "non-fuel". Nangangailangan sila ng mga espesyal na teknolohiya at kadalasang napakalaki ng high-tech na kagamitan. Ginagawang posible ng mga prosesong ginamit ang pagkuha ng enerhiya sa iba't ibang anyo. Maaaring maganap ang mga thermochemical reaction sa parehong mababa at mataas na temperatura. Ang mga bahagi para sa mataas na temperatura na mga reaksyon ay ipinakilala lamang kapag kinakailangan upang makakuha ng enerhiya. Bago iyon, sila ay naka-imbak nang hiwalay, sa iba't ibang mga lugar. Ang mga bahagi para sa mababang temperatura reaksyon ay karaniwang nasa parehong lalagyan.
Imbakan ng enerhiya sa pamamagitan ng pagpapatakbo ng gasolina
Kabilang sa paraang ito ang dalawang ganap na independiyenteng mga yugto: ang akumulasyon ng enerhiya ("nagcha-charge") at ang paggamit nito ("discharging"). Ang tradisyonal na gasolina, bilang panuntunan, ay may malaking tiyak na kapasidad ng enerhiya, ang posibilidad ng pangmatagalang imbakan, at kadalian ng paggamit. Ngunit ang buhay ay hindi tumitigil. Ang pagpapakilala ng mga bagong teknolohiya ay naglalagay ng mas mataas na pangangailangan sa gasolina. Ang gawain ay malulutas sa pamamagitan ng pagpapabuti ng umiiral at paglikha ng mga bago, mataas na enerhiya na panggatong.
Ang malawak na pagpapakilala ng mga bagong sample ay nahahadlangan ng hindi sapat na pag-unlad ng mga teknolohikal na proseso, mataas na peligro ng sunog at pagsabog sa trabaho, ang pangangailangan para sa mataas na kwalipikadong tauhan, at ang mataas na halaga ng teknolohiya.
Imbakan ng enerhiyang kemikal na walang gasolina
Sa ganitong uri ng imbakan, ang enerhiya ay iniimbak sa pamamagitan ng pag-convert ng ilang kemikal sa iba. Halimbawa, ang slaked lime, kapag pinainit, ay nagiging quicklime state. Kapag naglalabas, ang nakaimbak na enerhiyainilabas bilang init at gas. Ganito talaga ang nangyayari kapag ang dayap ay pinahiran ng tubig. Upang magsimula ang reaksyon, kadalasan ay sapat na upang pagsamahin ang mga bahagi. Sa esensya, ito ay isang uri ng thermochemical reaction, nagpapatuloy lamang ito sa temperatura na daan-daan at libu-libong degree. Samakatuwid, ang kagamitang ginamit ay mas kumplikado at mahal.
