Tabiat insonga turli xil energiya manbalarini berdi: quyosh, shamol, daryolar va boshqalar. Ushbu bepul energiya generatorlarining kamchiliklari barqarorlikning yo'qligi. Shuning uchun, ortiqcha energiya davrlarida u saqlash qurilmalarida saqlanadi va vaqtinchalik tanazzul davrida sarflanadi. Energiyani saqlash qurilmalari quyidagi parametrlar bilan tavsiflanadi:
- saqlangan energiya miqdori;
- uning to'planish va qaytish tezligi;
- oʻziga xos tortishish;
- energiya saqlash vaqti;
- ishonchlilik;
- ishlab chiqarish va texnik xizmat koʻrsatish xarajatlari va boshqalar.
Drayverlarni tashkil qilishning koʻplab usullari mavjud. Eng qulaylaridan biri - saqlash qurilmasida ishlatiladigan energiya turiga va uni to'plash va qaytarish usuliga ko'ra tasniflash. Energiyani saqlash qurilmalari quyidagi asosiy turlarga bo'linadi:
- mexanik;
- termal;
- elektr;
- kimyoviy.
Potentsial energiya toʻplanishi
Bu qurilmalarning mohiyati tushunarli. Yuk ko'tarilganda potentsial energiya to'planadi, tushirilganda u foydali ishlarni bajaradi. Dizayn xususiyatlari yuk turiga bog'liq. Bu qattiq, suyuq yoki bo'lishi mumkinbo'shashgan modda. Qoida tariqasida, ushbu turdagi qurilmalarning dizayni juda oddiy, shuning uchun yuqori ishonchlilik va uzoq xizmat muddati. Saqlangan energiyani saqlash muddati materiallarning chidamliligiga bog'liq va ming yillarga yetishi mumkin. Afsuski, bunday qurilmalar past energiya zichligiga ega.
Kinetik energiyani mexanik saqlash
Bu qurilmalarda energiya tananing harakatida saqlanadi. Odatda bu tebranish yoki translyatsion harakatdir.
Tebranish sistemalarida kinetik energiya tananing o'zaro harakatiga to'plangan. Energiya tana harakati bilan o'z vaqtida qismlarga bo'linadi va iste'mol qilinadi. Mexanizm juda murakkab va sozlashda injiqdir. Mexanik soatlarda keng qo'llaniladi. Saqlangan energiya miqdori odatda kichik bo'lib, faqat qurilmaning ishlashi uchun mos keladi.
Giroskop bilan ishlaydigan xotira qurilmalari
Kinetik energiya zahirasi aylanadigan volanda to'plangan. Volanning o'ziga xos energiyasi shunga o'xshash statik yukning energiyasidan sezilarli darajada oshadi. Qisqa vaqt ichida sezilarli quvvatni olish yoki chiqarish mumkin. Energiyani saqlash muddati qisqa va ko'pgina dizaynlar uchun bir necha soat bilan cheklangan. Zamonaviy texnologiyalar energiyani saqlash vaqtini bir necha oyga etkazish imkonini beradi. Flywheels zarbaga juda sezgir. Qurilmaning energiyasi uning aylanish tezligiga bevosita bog'liq. Shuning uchun energiyani to'plash va qaytarish jarayonida volanning aylanish tezligining o'zgarishi sodir bo'ladi. Va shunga o'xshash yuk uchunqoida tariqasida, doimiy, past aylanish tezligi talab qilinadi.
Ko'proq istiqbolli qurilmalar - superflywheels. Ular po'lat lenta, sintetik tola yoki simdan qilingan. Dizayn zich yoki bo'sh joyga ega bo'lishi mumkin. Agar bo'sh joy bo'lsa, lenta bobinlari aylanish periferiyasiga o'tadi, volanning inertsiya momenti o'zgaradi, energiyaning bir qismi deformatsiyalangan bahorda saqlanadi. Bunday qurilmalarda aylanish tezligi qattiq konstruktsiyalarga qaraganda ancha barqaror bo'lib, ularning energiya sarfi ancha yuqori. Ular ham xavfsizroq.
Zamonaviy super volanlar Kevlar tolasidan tayyorlangan. Ular magnit suspenziyada vakuum kamerasida aylanadi. Bir necha oy energiya saqlashga qodir.
Elastik kuchlar yordamida mexanik saqlash
Bu turdagi qurilma juda katta energiyani saqlashga qodir. Mexanik drayvlardan u bir necha santimetr o'lchamdagi qurilmalar uchun eng yuqori energiya zichligiga ega. Juda yuqori aylanish tezligiga ega yirik volanlarda energiya miqdori ancha yuqori, lekin ular tashqi ta'sirlarga juda zaif va energiyani saqlash muddati qisqaroq.
Bahor energiyasini mexanik saqlash
Har qanday energiya saqlash sinfidagi eng yuqori mexanik quvvatni yetkazib berishga qodir. U faqat bahorning kuchlanish kuchi bilan chegaralanadi. Siqilgan buloqdagi energiya bir necha o'n yillar davomida saqlanishi mumkin. Shu bilan birga, doimiy deformatsiya tufayli charchoq metallda to'planadi va kamon quvvatikamayadi. Shu bilan birga, yuqori sifatli po'latdan yasalgan buloqlar to'g'ri ish sharoitlarida, sezilarli quvvatni yo'qotmasdan, yuzlab yillar davomida ishlashi mumkin.
Bahor funksiyalarini har qanday elastik elementlar bajarishi mumkin. Kauchuk bantlar, masalan, massa birligiga to'plangan energiya jihatidan po'latdan yasalgan mahsulotlardan o'nlab marta ustundir. Ammo kimyoviy qarish tufayli kauchukning xizmat qilish muddati atigi bir necha yil.
Siqilgan gazlar energiyasidan foydalanadigan mexanik saqlash qurilmalari
Bu turdagi qurilmalarda energiya gazni siqish orqali saqlanadi. Ortiqcha energiya mavjud bo'lganda, gaz kompressor yordamida silindrga bosim ostida pompalanadi. Zarur bo'lganda, siqilgan gaz turbinani yoki elektr generatorini aylantirish uchun ishlatiladi. Kam quvvatlarda turbina o'rniga pistonli dvigateldan foydalanish tavsiya etiladi. Yuzlab atmosfera bosimi ostida bo'lgan idishdagi gaz bir necha yillar davomida yuqori o'ziga xos energiya zichligiga ega, yuqori sifatli armatura bilan esa - o'nlab yillar davomida.
Issiqlik energiyasini saqlash
Mamlakatimiz hududining katta qismi shimoliy hududlarda joylashgan, shuning uchun energiyaning muhim qismi isitish uchun sarflashga majbur. Shu munosabat bilan, haydovchida issiqlikni ushlab turish va agar kerak bo'lsa, uni u erdan tortib olish muammosini muntazam ravishda hal qilish kerak.
Aksariyat hollarda saqlanadigan issiqlik energiyasining yuqori zichligiga va uni saqlashning har qanday muhim davrlariga erishish mumkin emas. Mavjud samarali qurilmalaruning ba'zi xususiyatlari va yuqori narxi tufayli keng qo'llash uchun mos emas.
Issiqlik sig'imi tufayli saqlash
Bu eng qadimiy usullardan biri. U modda qizdirilganda issiqlik energiyasini to'plash va sovutilganda issiqlik uzatish printsipiga asoslanadi. Bunday drayverlarning dizayni juda oddiy. Bu har qanday qattiq moddaning bir qismi yoki suyuq sovutgichli yopiq idish bo'lishi mumkin. Issiqlik energiyasi akkumulyatorlari juda uzoq xizmat qilish muddatiga ega, energiyani to'plash va chiqarishning deyarli cheksiz ko'p davrlari. Lekin saqlash muddati bir necha kundan oshmaydi.
Elektr energiyasini saqlash
Elektr energiyasi zamonaviy dunyoda uning eng qulay shakli hisoblanadi. Shuning uchun elektr saqlash qurilmalari keng qo'llaniladi va eng rivojlangan. Afsuski, arzon qurilmalarning o'ziga xos quvvati kichik va yuqori o'ziga xos quvvatga ega qurilmalar juda qimmat va qisqa muddatli. Elektr energiyasini saqlash qurilmalari kondensatorlar, ionistorlar, batareyalardir.
Kondensatorlar
Bu energiya saqlashning eng massiv turi. Kondensatorlar -50 dan +150 darajagacha bo'lgan haroratda ishlashga qodir. Energiyani to'plash-qaytish davrlari soni sekundiga o'nlab milliardlarni tashkil qiladi. Bir nechta kondansatkichlarni parallel ravishda ulash orqali siz kerakli sig'imni osongina olishingiz mumkin. Bundan tashqari, o'zgaruvchan kondansatörler mavjud. Bunday kondansatkichlarning sig'imini o'zgartirish mexanik yoki elektr yoki harorat bilan amalga oshirilishi mumkin. Ko'pincha o'zgaruvchan kondansatörlarni topish mumkintebranish davrlari.
Kondensatorlar ikki sinfga bo'linadi - qutbli va qutbsiz. Polar (elektrolitik) ning xizmat qilish muddati qutbsizlarga qaraganda qisqaroq, ular tashqi sharoitlarga ko'proq bog'liq, lekin ayni paytda ular kattaroq o'ziga xos quvvatga ega.
Energiyani saqlash uchun kondansatkichlar unchalik muvaffaqiyatli qurilmalar emas. Ular kam quvvatga ega va saqlanadigan energiyaning ahamiyatsiz o'ziga xos zichligiga ega va uni saqlash vaqti soniyalar, daqiqalar, kamdan-kam soatlar bilan hisoblanadi. Kondensatorlar asosan elektronika va elektroenergetikada qo'llanilishini topdi.
Kondensatorni hisoblash, qoida tariqasida, qiyinchiliklarga olib kelmaydi. Har xil turdagi kondansatörler bo'yicha barcha kerakli ma'lumotlar texnik qo'llanmalarda keltirilgan.
Ionistorlar
Bu qurilmalar qutbli kondansatörler va batareyalar o'rtasida oraliq joyni egallaydi. Ular ba'zan "superkondensatorlar" deb ataladi. Shunga ko'ra, ular juda ko'p zaryadlash va tushirish bosqichlariga ega, sig'imi kondansatörlarnikidan kattaroq, lekin kichik batareyalarnikidan bir oz kamroq. Energiyani saqlash muddati bir necha haftagacha. Ionistorlar haroratga juda sezgir.
Quvvat batareyalari
Koʻp energiya saqlashingiz kerak boʻlsa, elektrokimyoviy batareyalar ishlatiladi. Ushbu maqsadlar uchun qo'rg'oshin kislotali qurilmalar eng mos keladi. Ular taxminan 150 yil oldin ixtiro qilingan. Va o'shandan beri batareya qurilmasiga tubdan yangi narsa kiritilmadi. Ko'plab ixtisoslashtirilgan modellar paydo bo'ldi, komponentlarning sifati sezilarli darajada oshdi,batareyaning ishonchliligi. Shunisi e'tiborga loyiqki, turli ishlab chiqaruvchilar tomonidan yaratilgan akkumulyator qurilmasi turli maqsadlar uchun faqat kichik detallar bilan farqlanadi.
Elektrokimyoviy batareyalar tortish va ishga tushirishga bo'linadi. Traktsion elektr transportida, uzluksiz quvvat manbalarida, elektr asboblarida qo'llaniladi. Bunday batareyalar uzoq bir xil zaryadsizlanish va uning katta chuqurligi bilan ajralib turadi. Starter akkumulyatorlari qisqa vaqt ichida yuqori tok chiqarishi mumkin, ammo ular uchun chuqur zaryadsizlanish qabul qilinmaydi.
Elektrokimyoviy batareyalar cheklangan miqdordagi zaryadlash-razryad aylanish davrlariga ega, o'rtacha 250 dan 2000 gacha. Agar foydalanilmasa ham, ular bir necha yildan keyin ishdan chiqadi. Elektrokimyoviy batareyalar haroratga sezgir, uzoq zaryadlash vaqtini talab qiladi va qattiq texnik xizmat ko'rsatishni talab qiladi.
Qurilmani vaqti-vaqti bilan quvvatlantirish kerak. Avtomobilga o'rnatilgan batareya generatordan harakatda zaryadlanadi. Qishda, bu etarli emas, sovuq batareya zaryadni yaxshi qabul qilmaydi va dvigatelni ishga tushirish uchun elektr energiyasi iste'moli ortadi. Shuning uchun batareyani issiq xonada maxsus zaryadlovchi bilan qo'shimcha ravishda zaryad qilish kerak. Qo'rg'oshin kislotali qurilmalarning muhim kamchiliklaridan biri ularning og'irligidir.
Kam quvvatli qurilmalar uchun batareyalar
Agar kam vaznli mobil qurilmalar kerak boʻlsa, quyidagi turdagi batareyalarni tanlang: nikel-kadmiy,litiy-ion, metall-gibrid, polimer-ion. Ular yuqori o'ziga xos quvvatga ega, ammo narxi ancha yuqori. Ular mobil telefonlar, noutbuklar, kameralar, videokameralar va boshqa kichik qurilmalarda qo'llaniladi. Har xil turdagi akkumulyatorlar o‘z parametrlari bo‘yicha farqlanadi: zaryadlash davrlari soni, saqlash muddati, sig‘imi, hajmi va boshqalar.
Yuqori quvvatli litiy-ion batareyalar elektr transport vositalari va gibrid transport vositalarida ishlatiladi. Ular engil vazn, yuqori o'ziga xos quvvat va yuqori ishonchlilikdir. Shu bilan birga, litiy-ionli batareyalar juda alangali. Ateşleme qisqa tutashuv, korpusning mexanik deformatsiyasi yoki buzilishi, batareyani zaryadlash yoki tushirish rejimlarining buzilishi natijasida yuzaga kelishi mumkin. Litiyning yuqori faolligi tufayli yong'inni o'chirish juda qiyin.
Batareyalar koʻplab jihozlarning asosi hisoblanadi. Misol uchun, telefon uchun energiya saqlash qurilmasi - bu bardoshli, suv o'tkazmaydigan korpusga joylashtirilgan ixcham tashqi batareyadir. Bu sizga mobil telefoningizni zaryad qilish yoki quvvatlantirish imkonini beradi. Kuchli mobil energiya saqlash qurilmalari har qanday raqamli qurilmalarni, hatto noutbuklarni ham zaryadlash imkoniyatiga ega. Bunday qurilmalarda, qoida tariqasida, yuqori quvvatli lityum-ion batareyalar o'rnatiladi. Uy uchun energiyani saqlash ham batareyalarsiz to'liq emas. Ammo bu juda murakkab qurilmalar. Batareyaga qo'shimcha ravishda ular zaryadlovchi, boshqaruv tizimi va inverterni o'z ichiga oladi. Qurilmalar ham statsionar tarmoqdan, ham boshqa manbalardan ishlashi mumkin. Chiqish quvvati oʻrtacha 5 kVt.
Drayverlarkimyoviy energiya
Drayverlarning "yoqilg'i" va "yoqilg'i bo'lmagan" turlarini farqlang. Ular maxsus texnologiyalar va ko'pincha katta hajmli yuqori texnologiyali uskunalarni talab qiladi. Amaldagi jarayonlar energiyani turli shakllarda olish imkonini beradi. Termokimyoviy reaksiyalar past va yuqori haroratlarda ham sodir bo'lishi mumkin. Yuqori haroratli reaktsiyalar uchun komponentlar faqat energiya olish zarur bo'lganda kiritiladi. Undan oldin ular alohida, turli joylarda saqlanadi. Past haroratli reaksiyalar uchun komponentlar odatda bitta idishda bo‘ladi.
Yoqiluvchi yoqilg'i orqali energiya tejash
Bu usul ikkita mutlaqo mustaqil bosqichni o'z ichiga oladi: energiya to'planishi ("zaryadlash") va undan foydalanish ("zaryad qilish"). An'anaviy yoqilg'i, qoida tariqasida, katta o'ziga xos energiya quvvatiga, uzoq muddatli saqlash imkoniyatiga va foydalanish qulayligiga ega. Ammo hayot bir joyda turmaydi. Yangi texnologiyalarning joriy etilishi yoqilg'iga bo'lgan talabni oshiradi. Mavjudni yaxshilash va yangi, yuqori energiyali yoqilg‘ilarni yaratish orqali vazifa hal etiladi.
Yangi namunalarni keng joriy etishga texnologik jarayonlarning yetarli darajada rivojlanmaganligi, ishdagi yongʻin va portlash xavfining yuqoriligi, yuqori malakali kadrlarga boʻlgan ehtiyoj va texnologiyaning yuqori narxi toʻsqinlik qilmoqda.
Yonilg'isiz kimyoviy energiyani saqlash
Bu turdagi saqlashda energiya ba'zi kimyoviy moddalarni boshqasiga aylantirish orqali saqlanadi. Masalan, o'chirilgan ohak qizdirilganda so'nmas ohak holatiga o'tadi. Zaryadlanganda, saqlanadigan energiyaissiqlik va gaz sifatida chiqariladi. Ohak suv bilan o'chirilganda aynan shunday bo'ladi. Reaksiyani boshlash uchun odatda tarkibiy qismlarni birlashtirish kifoya. Aslida, bu termokimyoviy reaktsiyaning bir turi, faqat u yuzlab va minglab daraja haroratda davom etadi. Shuning uchun ishlatiladigan uskunalar ancha murakkab va qimmatroq.
