Накопитель энергии

ntc-power.ru

Накопители энергии делятся на электростатические, к которым относятся аккумуляторные батареи большой энергоёмкости, накопители энергии на основе молекулярных конденсаторов, накопители энергии на основе низкотемпературных сверхпроводников.

Электростатические аккумуляторные батареи большой энергоёмкости

Все типы электростатических накопителей связываются с сетью через устройства силовой электроники – преобразователи тока или напряжения.

В настоящее время рядом зарубежных компаний выпускается и осуществляется довольно масштабное практическое применение АББЭ.

Обзор типов накопителей энергии

Как правило, источники даровой энергии не отличаются стабильностью. Солнце, ярко светившее днём, вечером заходит, безветрие может длиться несколько дней подряд, и даже реки — самый стабильный из массовых источников даровой энергии — летом могут существенно мельчать или вовсе пересыхать, а зимой — замерзать. Поэтому любой генератор даровой энергии обычно комплектуется тем или иным накопителем, призванным запасать излишки энергии в периоды её избытка и компенсировать нехватку тогда, когда источник даровой энергии временно иссякает или оказывается недоступным.

Типы, размеры и возможности таких накопителей могут быть самыми разными — от мельчайших электрических конденсаторов и механических пружин весом в доли грамма, запасающих минимум энергии на короткое время, до огромных водохранилищ, изменяющих географию и климат целых областей и способных обеспечить свой регион энергией в течение многих месяцев — от паводка до паводка. Различные типы накопителей отличаются не только объёмом запасаемой энергии, но и скоростью её накопления и отдачи , удельной плотностью накопленной энергии, возможными сроками её хранения и многими другими параметрами, включая надёжность и стоимость изготовления и обслуживания. Правильный выбор накопителя подчёркивает достоинства генератора даровой энергии и способен скрыть многие его недостатки, ошибка же в выборе может сделать эксплуатацию даже самого лучшего такого источника практически невозможной.

Методов классификации накопителей может быть множество. Однако наиболее удобным с практической точки зрения мне кажется классификация по способу накопления и отдачи, а также по типу энергии, «закачиваемой» в накопитель и «выкачиваемой» оттуда.

Механические накопители энергии

Гравитационные механические накопители

Кинетические механические накопители

Накопители электрической энергии для дома

На период отключения сети или ее поломки широко используются накопители электрической энергии для дома. Они устанавливаются, преимущественно, в частных домах и постоянно находятся в состоянии подключения. Это позволяет в течение довольно продолжительного времени получать электроэнергию, достаточную для освещения и других неотложных бытовых нужд.

Как правило, данные приборы используются при вырабатывании электричества нетрадиционными способами. В таких случаях, случаются перебои в его подаче, и накопители успешно компенсируют временное отсутствие энергии. По своей сути, это аккумуляторы, способные заряжаться и разряжаться.

Устройство накопителей

Однако, накопители электроэнергии выполняют функции, более широкие, чем у обычного аккумулятора. Они являются комплексными, интегрированными конструкциями, способными не только накапливать энергию, но и преобразовывать ее, делая пригодной для дальнейшего использования.

Данные устройства занимают одно из ведущих мест на рынке альтернативных энергетических приборов. Их основой служат литиевые аккумуляторы. Они состоят из зарядного устройства или контроллера заряда, преобразователя напряжения и системы управления. Конструкция накопителей позволяет заменить большое количество оборудования для аварийных систем и в альтернативном электроснабжении. Большинство моделей рассчитаны на работу не только от стационарной сети, но и от солнечных батарей. Их средняя выходная мощность составляет 5 киловатт. Для нормальной работы прибор достаточно просто подключить к сети.

Применение накопителей электроэнергии

Чаще всего, накопители электрической энергии для дома применяются в индивидуальных домашних хозяйствах. Прежде всего, они служат основными источниками питания при аварийных ситуациях и централизованных отключениях электрических сетей. С помощью этих приборов можно добавить мощность для индивидуального энергетического хозяйства в период проседаний нагрузок в часы пик в общих распределительных сетей. Очень часто, накопитель электрической энергии, устанавливаемый дома или на даче, позволяет в значительной степени повысить качество энергоснабжения.

В настоящее время, многие потребители используют дорогостоящую бытовую аппаратуру и технику. Скачки сетевого напряжения нередко вызывают ее поломку и отказ. При использовании накопителей удается избежать большого количества проблем. Создается стабильное напряжение, обеспечивающее устойчивую работу электроприборов. Отпадает необходимость в кратковременных включениях генератора. Появляется возможность использовать тарифы с различными ставками.

Сетевые накопители энергии

ntc-power.ruСетевые накопители электроэнергии - ключевая составляющая интеллектуальных сетей. Интеллектуальная сеть – будущее единой энергосистемы, основанное, наряду с диспетчеризацией и развитием электросетевого комплекса, на возможности запасать электроэнергию, оптимизируя работу электросетей.

Система накопителей энергии создает запас энергии во время неполной загрузки энергосистемы с последующей ее отдачей в систему в моменты пикового потребления, уменьшает зависимость генерирующих мощностей от неравномерности потребления и улучшает качество производимой энергии для конечного потребителя.

Структурной составляющей системы накопления энергии является СНЭ - накопитель на литий ионных аккумуляторах с интегрированной силовой частью - DC / AC преобразователи, элементы автоматики и релейной защиты.

Преимущества использования накопителей

Увеличение пропускной способности сети

Возможность регулирования частоты и повышение качества электроэнергии

Расширение доступной мощности при снижении нагрузки на электросетевое оборудование и затрат на модернизацию инфраструктуры

Высвобождение мощности генерирующего оборудования в регионах с дефицитом энергии

Снижение операционных и эксплуатационных затрат генерирующего и сетевого оборудования

Возможность работы по двух ставочному тарифу: накопление энергии в период низкой стоимости и ее выдача в период высокой стоимости

Резервирование электроэнергии для особо важных потребителей и поддержка их при перебоях в электроснабжении

  • Интеграция с генерирующим оборудованием ВИЭ

Накопители кинетической энергии для ВИЭ

Компания «Русский сверхпроводник» провела испытания кинетического накопителя энергии собственной разработки.

Компания «Русский сверхпроводник» разработала экспериментальный образец кинетического накопителя энергии и провела его испытания.

Энергоемкость накопителя составила порядка 4 МДж, в его составе была использована в качестве мотор-генератора трехфазная асинхронная электрическая машина мощностью 22 кВт.

В ходе испытаний прошла проверку способность инновационного изделия работать в различных режимах, требуемых основными потенциальными потребителями накопителей. Среди них – режим работы в качестве быстродействующего динамического источника бесперебойного питания, режим рекуперации электрической энергии, режим «подхвата» провалов энергоснабжения потребителей. Сценарии поведения систем энергоснабжения и потребления энергии имитировались встроенным в испытательный стенд специально разработанным программно-аппаратным комплексом. Кроме того, были проведены исследования систем и элементов КНЭ, в т.ч. системы контроля параметров и управления, на надежность и бесперебойность работы, обеспечение заявленных проектных характеристик, система снижения собственных механических потерь.

Результаты испытаний подтвердили правильность заложенных в проект КНЭ свойств и характеристик механической, электрической и электронной систем, теоретических расчетов и результаты ранее проведенных лабораторных испытаний лабораторного макета данного накопителя. Экспериментальный образец показал высокую надежность в эксплуатации, обеспечение всех основных режимов работы в энергосистемах потребителей.

Так, например, такой важнейший показатель КНЭ, как скорость «подхвата» провалов и перерывов энергопитания , составил менее 0,1 секунды, что подтвердило его высокие технические характеристики для эксплуатации в качестве высокоманевренной генерирующей мощности.

Таким образом, испытания экспериментального образца кинетического накопителя энергии доказали высокую работоспособность и надежность технологии механического накопления энергии и его пригодность для удовлетворения нужд в энергоснабжении широкого класса потенциальных потребителей этих изделий.

В дальнейших планах компании стоят доработка опытного образца КНЭ энергоемкостью 4 МДж, расширение параметрического ряда используемых в изделии стандартных электромашин, масштабирование энергоемкости накопителей. Также будут проведены серии натурных испытаний накопителей и накопительных комплексов на реальных объектах заказчиков данной технологии, в том числе и совместная эксплуатация с другими источниками энергии – дизель-генераторами, газо-поршневыми агрегатами, ветрогенераторами, солнечными батареями, твердо-оксидными топливными элементами, накопителями энергии других типов, а также отработаны режимы рекуперации электроэнергии на электрифицированном транспорте и первичного и вторичного регулирования частоты в энергосетях.

Некоторые источники энергии, например, ветродвигатели, солнечные батареи, выдают энергию неравномерно. Кроме того, крайне неравномерно потребление энергии в течение суток. Предлагаются самые разные варианты накопления электрической энергии, в том числе и механические накопители энергии, например, работающие по принципу поднятия и опускания груза.

Поднятый на определённую высоту груз, обладает запасом потенциальной энергии. Можно ветродвигателем с помощью барабана поднять груз. Когда нет ветра, то если опускать груз с помощью лебёдки, которая через редуктор соединена с генератором электрического тока, можно получать запасённую электрическую энергию.

Механический накопитель энергии

В одном из вариантов подобного устройства предлагалось использовать поочерёдно два барабана. Когда один барабан поднимает груз, то другой в это время опускает груз через редуктор, что обеспечивает равномерное вращение генератора электрической энергии. В другом варианте предлагалось подобным образом поднимать песок из шахты, а затем при необходимости в энергии опускать его ковшовым транспортёром.

Для определения эффективности подобных установок для примера попробуем рассчитать, сколько энергии можно накопить при поднятии 50 т груза на высоту 10 м.

Молекулярный накопитель энергии

Молекулярный накопитель энергии используется в качестве дополнительного к аккумуляторным батареям мощного источника стартерного тока в системах электрического пуска с номинальным напряжением 24 В для двигателей автомобилей.

Совместное применение МНЭ и АКБ обеспечивает раскрутку коленвала двигателя до пусковых оборотов и тем самым обеспечивает надежный пуск двигателя при экстремальных температурах окружающей среды и/или снижении емкости АБ; одновременно увеличивается срок службы АКБ. Возможен пуск двигателя и временная эксплуатация средства без стартерной АКБ.

МНЭ буферной серии «Б», является конденсатором большой емкости, выполняет также функцию фильтра высоких и низких частот, эффективно подавляет импульсные перенапряжения, улучшает качество напряжения в бортовой сети, значительно увеличивает срок службы бортовой электроники.

МНЭ буферной серии «Б» допускают не только кратковременное подключение к АКБ на период пуска двигателя, но и длительное подключение к бортовой сети во время активной ежедневной эксплуатации транспортного средства как при движении , так и остановках. На время длительного простоя транспортного средства рекомендуется отключение МНЭ от АКБ. Технические характеристики МНЭ представлены в таблице 7-3.

Источники: ntc-power.ru, khd2.narod.ru, electric-220.ru, www.liotech.ru, www.ecotoc.ru, altinfoyg.ru, www.remkam.ru

Компьютерные игры будущего

Межзвездный корабль – проект Дедал

Существуют ли вампиры в реальной жизни?

Египетские пирамиды

Паранормальные места

С давних пор всё загадочное, таинственное и непонятное считалось людьми происками Дьявола. Время шло, человечество развивалось, наука крепла и теперь на ...


Тайна Аристотеля Фиораванти

Карьера Аристотеля началась блестяще. С 1447 года продолжал работы отца, вместе с дядей-архитектором работал над рядом сложных инженерно-строительных проектов. Под ...


Как сохранить семью

Идеальный семей не бывает, существуют отношения, в которых супруги стараются сохранить чувства друг к другу. Как же прожить вместе ...


Исторический город Краков замки

Краков город, история которого, неразрывно связана с историей Польши, как государства. Он по праву считается культурной столицей страны, которой гордятся ...


Ангкор

Сегодня не много людей знает о некогда великолепном городе, столице кхмеров Ангкоре. Этот город овеян множеством легенд, одна из ...


Летающие машины

Самолёты сегодня являются самым быстрым из всех видов транспорта и способны доставить людей и грузы в любое место мира в течение нескольких часов. ...


Светящиеся кошки – путь к победе над ВИЧ

Генная инженерия развивается с гигантской скоростью и сопоставима в этом отношении, пожалуй, лишь с информатикой. Подтверждением данного утверждения является изобретение ...