Как и как работает аккумулятор энергии

Хранение энергии — это тип устройства, используемого для хранения энергии и ее высвобождения при необходимости. Они играют важную роль во многих областях, таких как энергосистемы, электронное оборудование и электромобили. Принципы работы и характеристики накопителей энергии разнообразны. Ниже приводится подробное описание некоторых распространенных устройств накопления энергии:

1. Конденсатор

Конденсаторы запасают энергию посредством двух проводящих пластин (электродов) и диэлектрика между ними. По мере зарядки конденсатора на пластинах проводника накапливается противоположный заряд, сохраняя электрическую энергию. Его особенности включают в себя

Быстрая зарядка и разрядка: конденсаторы могут завершить процесс зарядки и разрядки за очень короткое время.

Высокая плотность мощности: подходит для обеспечения высокой выходной мощности в течение короткого периода времени.

Низкая плотность энергии. По сравнению с батареями, конденсаторы имеют более низкую плотность энергии, а это означает, что при том же объеме или весе можно хранить меньше электрической энергии.

Долгий срок службы: процесс зарядки и разрядки является физическим процессом и не включает в себя химические реакции, поэтому конденсатор имеет длительный срок службы.

2. Аккумулятор

Батареи хранят и выделяют энергию посредством химических реакций. Распространенные типы аккумуляторов включают литий-ионные аккумуляторы, свинцово-кислотные аккумуляторы и натрий-серные аккумуляторы. Особенности аккумулятора включают в себя:

Высокая плотность энергии: аккумуляторы способны хранить большое количество энергии при небольшом объеме и весе.

Независимое хранение энергии: для хранения и высвобождения энергии не требуется внешний источник питания.

Применения с длинным циклом: подходят для долгосрочного электропитания, например, электромобилей и портативных электронных устройств.

Широкий диапазон выходной мощности: в зависимости от размера и типа батареи он может обеспечивать выходную мощность от нескольких ватт до нескольких киловатт.

3. Суперконденсатор

Суперконденсаторы, также известные как суперконденсаторы или электрохимические конденсаторы, сочетают в себе характеристики традиционных конденсаторов и батарей.

Высокая плотность мощности: возможность быстрой зарядки и разрядки, подходит для приложений, требующих быстрого реагирования.

Долгий срок службы: Процесс зарядки и разрядки представляет собой физическую адсорбцию и не включает в себя химические реакции, поэтому он имеет длительный срок службы.

Низкая плотность энергии: по сравнению с батареями суперконденсаторы имеют более низкую плотность энергии.

4. Насосное гидроаккумулирование.

Насосное хранилище — это физический метод хранения энергии, который перекачивает воду в резервуары высокого уровня для хранения энергии и высвобождает воду для выработки электроэнергии, когда это необходимо.

Крупномасштабное хранение энергии. Гидроаккумулирующие электростанции могут обеспечить крупномасштабное хранение и высвобождение электрической энергии.

Сглаживание пиков и заполнение впадин: в основном используется для сглаживания пиков, заполнения впадин, частотной модуляции, фазовой модуляции, аварийного резервного копирования и т. д. энергосистемы.

Эффективность преобразования энергии: эффективность преобразования энергии составляет от 70% до 85%, а время высвобождения может составлять от нескольких часов до нескольких дней.

5. Хранение энергии сжатого воздуха (CAES).

CAES использует избыточную электроэнергию для сжатия воздуха и сохраняет ее, выпуская сжатый воздух для выработки электроэнергии при необходимости.

Географические ограничения: Для хранения сжатого воздуха необходимы специальные подземные сооружения, такие как пещеры или подземные шахты.

Эффективность: эффективность всего процесса обычно составляет менее 50% и зависит от многих факторов.

6. Накопитель энергии на маховике

Накопитель энергии на маховике сохраняет энергию за счет ускорения вращающегося маховика.

Высокая плотность мощности: накопитель энергии на маховике может обеспечить высокую плотность мощности, подходящую для кратковременной высокой выходной мощности.

Быстрый отклик: быстрый отклик, подходит для регулирования частоты сети и аварийного электропитания.

7. Сверхпроводящее хранилище электромагнитной энергии (SMES).

SMES использует сверхпроводники для изготовления катушек для хранения энергии магнитного поля.

Высокая эффективность: быстрый отклик и высокая эффективность преобразования, подходят для улучшения стабильности сети и мощности передачи энергии.

Низкотемпературное охлаждение: требуется низкотемпературная система охлаждения, что приводит к увеличению эксплуатационных расходов.

8. Литий-ионный аккумулятор

Литий-ионные аккумуляторы в настоящее время являются одной из наиболее развитых электрохимических технологий хранения энергии.

Высокая плотность энергии: способен обеспечить более высокую плотность энергии и напряжение.

Широко используется: широко используется в электромобилях и портативных электронных устройствах.

9. Натрий-ионный аккумулятор.

Натрий-ионные аккумуляторы — это новая технология хранения энергии, которая привлекла внимание благодаря своим богатым ресурсам и низкой стоимости.

Низкая стоимость: натрий-ионные батареи могут предложить более низкую стоимость по сравнению с литий-ионными батареями.

Развитие технологий: оно все еще находится на стадии исследований и разработок и требует дальнейших технологических прорывов.

10. Проточные батареи

Проточные аккумуляторы накапливают энергию посредством химических реакций жидких электролитов.

Масштабируемость: емкость накопителя энергии можно увеличить за счет увеличения объема резервуара для хранения электролита.

Длительный срок службы: длительный срок службы, подходит для крупномасштабных систем хранения энергии.