Quali sono i dispositivi di accumulo di energia?

I concetti di consumo energetico razionale stanno diventando sempre più rilevanti rispetto al contesto generale dello sviluppo tecnologico. Ciò è dovuto al fatto che l'efficienza energetica in quanto tale è passata dalla categoria di proprietà aggiuntive e spesso esclusive al rango di una delle caratteristiche chiave del consumatore del prodotto. Basti ricordare le batterie più semplici utilizzate nella tecnologia digitale, nelle apparecchiature elettriche, nelle attrezzature per elettroutensili, ecc. Esistono più applicazioni su larga scala di sistemi di accumulo di energia, per i quali l'economia del consumo di energia è particolarmente importante. E questa richiesta trova risposta dai produttori specializzati che producono accumulo di energia con prestazioni migliorate.

Informazioni generali sullo stoccaggio di energia

In natura, ci sono molte fonti di energia permanenti e inesauribili, che sono usate per servire le varie necessità dell'umanità. Ma per il suo uso finale, deve attraversare molte fasi di elaborazione e accumulazione. Questa funzione viene eseguita da centrali elettriche e sottostazioni. L'elenco dei loro compiti immediati include la generazione di energia con caratteristiche accettabili per l'uso, nonché la sua conversione e distribuzione. L'infrastruttura principale per l'approvvigionamento energetico di edifici residenziali, impianti industriali, apparecchiature di ingegneria e altri consumatori responsabili viene implementata tramite reti elettriche fisse. Forniscono un rifornimento costante, ma oggi la domanda di apparecchiature, dispositivi ed elettrodomestici autonomi è in costante crescita. Soprattutto per questi consumatori utilizza un dispositivo di accumulo di energia capacitivo, che è indipendente fonte di energia ma condizionatamente, a determinati intervalli, dovrebbe anche essere addebitato da solo dalle stesse reti fisse. L'esempio più semplice di tale unità è una batteria del telefono. Ad esempio, l'elemento Li-Ion può avere una capacità di circa 2000-3000 mAh. Sarà sufficiente per diverse ore o giorni di funzionamento autonomo del dispositivo, a seconda del modello. Ma dopo aver esaurito questo volume, la batteria deve essere collegata a una presa da 220 V per il recupero.

Azionamenti meccanici

Questa categoria di dischi ha la storia più lunga dell'esistenza. Per illustrare tali dispositivi, si può citare come esempio i sistemi gravitazionali. Oggi, non vengono quasi mai usati, ma in precedenza, il cancello sopraelevato con contrappesi era molto diffuso. Usano l'energia del carico, che viene accumulata e al momento giusto ritorna in una forma o nell'altra - dipende dalle prestazioni costruttive della trasmissione. Oltre ai normali prodotti, il liquido agisce come elemento di accumulo attivo. I vantaggi di tali sistemi includono la flessibilità strutturale. Gli ingegneri potevano utilizzare una vasta rete di condotte, passando attraverso le quali l'acqua forniva energia ai relativi serbatoi. Nel nostro tempo, tali dispositivi di accumulo di energia sono presentati sotto forma di stazioni di stoccaggio pompate. È vero che i dispositivi di accumulo di liquidi sono caratterizzati da un breve periodo di conservazione, poiché l'acqua evapora e richiede un aggiornamento regolare.

Unità cinetiche

Questo gruppo è rappresentato principalmente da meccanismi oscillatori in cui il processo di accumulazione è realizzato attraverso moti alternativi, rotatori o lineari dello stesso carico. Una caratteristica di tali strutture è che, se necessario, il ritorno di energia verrà eseguito altrettanto continuamente, e in lotti, in cicli. Un classico esempio di trasmissione cinetica è un orologio meccanico. In questo caso, la "carica" ​​viene prodotta mediante il meccanismo della pianta, seguito dal rilascio graduale di energia dal pendolo a molla. Una interpretazione più moderna dei meccanismi cinetici è una batteria giroscopica. L'accumulo di energia in questo caso si basa su un volano rotante con funzione d'urto. Tali sistemi sono utilizzati nella tecnologia idraulica e pneumatica.

Accumulatori di calore

Da un punto di vista tecnologico, questo è l'esempio più semplice dell'accumulazione di energia, con i processi di cui una persona si trova ovunque. Il recinto metallico, riscaldato sotto i raggi diretti del sole, sta già diventando un accumulatore di calore, poiché lo mantiene nella sua struttura. Altri materiali possono anche funzionare come accumulatori di calore. L'efficacia del loro lavoro in questa qualità dipenderà dalla capacità termica specifica e volumetrica. Per esempio capacità termica dell'acqua è 4,2 kJ, e per l'acciaio è piccolo - solo 0,46 kJ. Eppure, quando si tratta di accumulo mirato, viene più spesso utilizzato lo stoccaggio di metallo di energia termica o di petrolio. Questa decisione è giustificata dal desiderio di ottimizzare il design. I moderni termoconvettori e radiatori sono prevalentemente in acciaio e alluminio. Ancora una volta, alcuni modelli sono pieni di materiali più redditizi in termini di ritenzione di calore.

Stoccaggio di energia elettrica

La forma più massiccia di energia è l'elettricità. Pertanto, questa categoria si sta sviluppando più attivamente, offrendo nuove e più avanzate soluzioni. Al momento, la batteria più comune di elettricità è un condensatore radio. È caratterizzato da un alto tasso di rinculo e accumulo di energia, senza limitare i processi di lavoro alle condizioni ambientali. Ad esempio, la maggior parte dei modelli può essere utilizzata in condizioni di temperature elevate o estremamente basse. E ancora, al fine di ottimizzare i dispositivi di accumulo di energia elettrica sono riempiti con celle elettrolitiche speciali con alta capacità specifica.

Stoccaggio chimico

Nel processo di tali azionamenti, si verifica una reazione chimica. La fonte di energia in questo caso sarà l'organizzazione delle condizioni per questa reazione e la garanzia dell'attività dei componenti coinvolti. Inoltre, l'output può formare diversi tipi di energia. Ad esempio, l'idrogeno può essere rilasciato dall'acqua durante l'elettrolisi diretta. Molto spesso con tali metodi di accumulo è il carburante che viene rilasciato. Può essere trasformato all'interno del complesso fornendo una reazione chimica o trasferito al consumatore nella sua forma originale. Pertanto, i dispositivi di accumulo di energia possono fungere da convertitori, sebbene tale espansione di funzioni complica tecnicamente il sistema.

Azionamenti elettrochimici

Questo tipo di unità, come suggerisce il nome, è una combinazione o ibrida. Poiché le reazioni chimiche sono caratterizzate da un alto grado di efficienza e basso costo, sono logicamente combinate con il compito di generare il tipo di energia più richiesto: l'elettricità. L'elemento attivo in tali dispositivi è l'elettrolito. In particolare, il dispositivo di accumulo di energia per il telefono viene generalmente realizzato sulla base di elementi agli ioni di litio o ai polimeri di litio. Lo stesso vale per i pacchi batteria per utensili elettrici. In base alle caratteristiche si tratta di batterie abbastanza redditizie, caratterizzate da prestazioni decenti, alta capacità e dimensioni ridotte. Ma le batterie elettrochimiche hanno un numero limitato di cicli di carica-scarica, qual è il loro principale svantaggio.

Soluzioni moderne

Le società avanzate high-tech stanno promuovendo la direzione delle batterie capacitive. Ad esempio, gli ingegneri Tesla hanno creato un blocco Powerwall 2 da 122 kg, basato sulle stesse batterie agli ioni di litio. Questa unità è modulare e può immagazzinare circa 13,5 kWh. Offerte di sviluppo simili LG. Ad esempio, il sistema Chem RESU contiene circa 10 kWh, ma in altre qualità prestazionali non è inferiore all'unità Tesla. Questa batteria è un dispositivo di accumulo di energia universale che può essere utilizzato sia nella vita di tutti i giorni che nell'industria per la produzione. La cosa principale è che la potenza soddisfa i requisiti per i sistemi di consumo.

conclusione

Nel segmento dello stoccaggio di energia, ci sono anche diverse direzioni di sviluppo tecnologico. Uniscono solo una cosa: soddisfare i requisiti dei consumatori finali. Ad esempio, unità energia elettrica per le attrezzature e le attrezzature di piccole dimensioni devono soddisfare i requisiti di affidabilità e affidabilità. Un ampio mercato per la tecnologia digitale è più probabile che si concentri su dimensioni di unità compatte e aumentando la loro capacità. È ovvio che non è facile combinare tutte le qualità elencate in un unico dispositivo, quindi gli sviluppatori si sforzano ancora di orientare inizialmente i propri prodotti verso specifiche aree di applicazione.