Способы сохранения энергии
Основным камнем преткновения в развитии электротранспорта и альтернативной энергетики на сегодняшний день является стоимость систем накопления и сохранения энергии. Рассмотрим основные виды, классификацию и перспективы развития этих систем.
Накопление потенциальной энергии
Направление абсолютно не перспективное, очень затратное и громоздкое. К примеру подъём груза на определённую высоту. Однако на практике нашло применение – из известных это Акуловский гидроузел, построенный с помощью бесплатной рабочей силы в подмосковье. Во времена становления советской власти один талантливый инженер разработал эту систему, которая работает по сегодняшний день, основной смысл- сезонный перелив воды в сети водоёмов, мощность ГЭС 150кВт
Накопление кинетической энергии
- Энергия маятника
Практического применения нет, исключение настольные сувениры
- Энергия маховика
Этот вид сохранения энергии имеет право на жизнь и прорабатывается изобретателями и энтузиастами. Основное направление развития – супермаховики, перспективное, но пока очень дорогое из-за особенностей применяемых материалов. Основное отличие от обычных маховиков – наличие зон упругой деформации, которые позволяют накапливать энергию без увеличения скорости вращения. Интересны в этом плане работы Нурбея Владимировича Гулиа.
- Энергия сил упругости
Этот вид сохранения энергии приемлем в небольших механизмах. Самым распространённым таким механизмом можно назвать механические часы – ручные настенные и т.д. При заводе, энергия сохраняется за счёт скручивания спиральной пружины.
Накопление тепловой энергии
Очень перспективный, а главное актуальный на сегодняшний день вид накопления энергии. Связано это с рядом причин. Во-первых, тепло довольно востребовано в быту, во-вторых у устройств, забирающих тепло из природной среды, довольно высокий КПД. Данный вид очень широко используется на практике в виде бойлеров, буферных теплоаккумуляторов и т.д. Отдельные энтузиасты строят и модифицируют целые бассейны теплоаккумуляторов, очень бюджетное решение проблемы накопления тепла. На рынке довольно большой ассортимент недорогих теплоизолирующих материалов и гидроплёнок.
Накопление энергии фазовых переходов.
Практического применения этот вид накопления пока не нашел. Системы аккумулирования тепловой энергии, основанные на использовании теплоты фазового перехода, активно исследуются, но многие из них в настоящее время находятся еще на стадии разработки. Их главными преимуществами являются высокая тепловая емкость, постоянная рабочая температура и низкое давление; недостатками — невысокая стабильность большинства ТАМов с фазовым переходом и усложнение конструкции теплового аккумулятора, необходимость решения проблемы теплообмена с аккумулирующей средой.
Накопление электрической энергии
Самым распространённым накопителем электрической энергии конечно же является обычный химический аккумулятор, который имеет много разновидностей и очень активно используется во всех сферах деятельности человечества. Накопление происходит за счёт химической реакции. Технологии аккумулирования постоянно совершенствуются, появляются новые решения с увеличением удельной емкости и срока службы. На сегодняшний день это самый удобный и активно развивающийся вид накопления энергии. Отдельно хочется отметить развитие направления суперконденсаторов, работающих по принципу накопления электрического заряда за счёт развитой поверхности электродов с применением графена. Пока достойных результатов, способных конкурировать с химическими АКБ по стоимости и удельной емкости, нет. Для примера, серийная сборка ёмкостью 18 Вт\ч весит 5.1 кг и имеет габариты 416 × 67 × 176 мм. Но перспектива у этого направления конечно же хорошая. Из преимуществ - очень большой срок службы порядка 500 000 циклов и практически мгновенная перекачка энергии. Есть у суперконденсаторов один недостаток по сравнению с хим. АКБ - у них широкий диапазон рабочего напряжения – от МАХ до 0, поэтому для питания нагрузки необходимо использование сильноточных преобразователей, слава богу сегодня это уже не проблема – большой ассортимент силовых ключей MOSFET и IGBT справится с этой проблемой на ура.
