แหล่งกักเก็บอากาศหรือก๊าซอื่น ๆ ที่เชื่อมต่อกับท่อและติดตั้งด้วย วาล์วนิรภัยปรับให้เข้ากับแรงกดดันที่กำหนด ตัวสะสมนิวเมติก องค์ประกอบที่จำเป็นเครื่องเป่าทรายและยิงทรายสำหรับการผลิต... ... พจนานุกรมโลหะวิทยา
ตัวสะสมนิวแมติก- pneumatinis akumuliatorius statusas T sritis Energetika apibrėžtis Suslėgtų dujų arba oro energijos kaupiklis. ทัศนคติ: engl. ตัวสะสมลม vok ดรุคลัฟท์สไปเชอร์, สวัสดี. ตัวสะสมนิวแมติก, m; ตัวสะสมนิวแมติก, ปรางค์… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas
ตัวสะสมนิวแมติก- ถังที่มีอากาศ (หรือก๊าซอื่น) เชื่อมต่อกับท่ออากาศและติดตั้งอุปกรณ์นิรภัย วาล์วซึ่งควบคุมตามแรงดันสูงสุดที่กำหนด ใช้ในงานเกี่ยวกับนิวแมติกส์ที่ซับซ้อน เครือข่ายปรับแรงดันใช้งานให้เท่ากัน บนลม-ไฟฟ้า... ... พจนานุกรมโพลีเทคนิคสารานุกรมขนาดใหญ่
แบตเตอรี่ (แก้ความกำกวม)- แบตเตอรี่ (lat. accumulator collector จาก lat. accumulo collect, accumulate) อุปกรณ์สำหรับกักเก็บพลังงานเพื่อใช้ในภายหลัง แบตเตอรี่รถยนต์เป็นแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟที่ใช้ในรถยนต์... ... วิกิพีเดีย
แบตเตอรี่- คำนี้มีความหมายอื่น ดูที่ แบตเตอรี่ (ความหมาย) แบตเตอรี่ (lat. accumulator collector จาก lat. accumulo collect, accumulate) อุปกรณ์สำหรับเก็บพลังงานเพื่อการใช้งานในภายหลัง ... ... Wikipedia
แบตเตอรี่- (จากภาษาละติน accumulator collector) อุปกรณ์สำหรับกักเก็บพลังงานเพื่อการใช้งานในภายหลัง 1) แบตเตอรี่ไฟฟ้าจะแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานเคมี และจะทำการแปลงแบบย้อนกลับตามความจำเป็น... ... พจนานุกรมสารานุกรมขนาดใหญ่
แบตเตอรี่ สารานุกรมสมัยใหม่
แบตเตอรี่- (จากภาษาลาตินสะสมสะสม) อุปกรณ์สำหรับเก็บพลังงานเพื่อวัตถุประสงค์ในการใช้งานในภายหลัง 1) แบตเตอรี่ไฟฟ้า เซลล์กัลวานิกนำมาใช้ใหม่; แปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานเคมีและ... พจนานุกรมสารานุกรมภาพประกอบ
แบตเตอรี่- ก; ม. อุปกรณ์สำหรับกักเก็บพลังงานเพื่อใช้ในภายหลัง ความร้อนไฟฟ้า ชาร์จ ◁ ชาร์จได้โอ้โอ้ ก. รถถัง. และนั่นคือแบตเตอรี่ * * * แบตเตอรี่ (จากภาษาลาตินสะสม) อุปกรณ์สำหรับจัดเก็บ... ... พจนานุกรมสารานุกรม
แบตเตอรี่- (lat. accumulator collector จาก accumulo collect, accumulate) อุปกรณ์สำหรับกักเก็บพลังงานเพื่อการใช้งานในภายหลัง ขึ้นอยู่กับประเภทของพลังงานที่สะสม A. มีความโดดเด่น: ไฟฟ้า, ไฮดรอลิก, ความร้อน,... ... สารานุกรมผู้ยิ่งใหญ่แห่งสหภาพโซเวียต
เมื่อเร็ว ๆ นี้เราได้นึกถึงปัญหาในการปรับจุดสูงสุดในการผลิต/การใช้ไฟฟ้าให้เรียบเมื่อเราพูดคุยกัน ในเวลาเดียวกันเราจำความเป็นไปได้ในการเก็บความร้อนเพื่อใช้ในภายหลังเช่นเดียวกับในหรือ และวันนี้เราจะมาดูโครงการแบตเตอรี่นิวแมติกแบตเตอรี่ที่ง่ายที่สุดคือแบตเตอรี่ธรรมดา ถังแก๊สซึ่งในช่วงเวลาที่มีการผลิตกระแสไฟฟ้าสูงสุด คอมเพรสเซอร์จะปั๊มอากาศไว้ข้างใต้ แรงดันสูง- เมื่อการผลิตพลังงานลดลงหรือในทางกลับกัน ปริมาณการใช้เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว วาล์วจะเปิดขึ้น และอากาศอัดที่ปล่อยออกมาจะหมุนกังหันของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ประสิทธิภาพของการติดตั้งดังกล่าวมีขนาดค่อนข้างเล็ก แต่เมื่อพิจารณาจากข้อเท็จจริงที่ว่าพลังงานในการผลิตสูงสุดมักสูญเปล่าและทำให้พื้นที่โดยรอบร้อนขึ้น แม้แต่การเติมนี้ก็ไม่ควรละเลย
คุณจะเพิ่มประสิทธิภาพและลดต้นทุนสัมพัทธ์ของระบบดังกล่าวได้อย่างไร? ในโรงงานที่เรียกว่า Compressed Air Energy Storage (CAES) ซึ่งสร้างขึ้นครั้งแรกโดยสหรัฐอเมริกาในปี 1991 ในเมืองแมคอินทอช รัฐแอละแบมา ใช้ถ้ำเกลือธรรมชาติใต้ดินเป็นอ่างเก็บน้ำ ชั้นเกลือไม่อนุญาตให้อากาศผ่านแม้จะอยู่ข้างใต้ก็ตาม แรงดันสูง- เม็ดเล็ก ฝุ่นเกลือ ผนึกรอยแตกที่เล็กที่สุดที่อาจปรากฏในความหนาของชั้นหิน อากาศเข้าไปในถ้ำด้วยปริมาตร 538,000 ลูกบาศก์เมตร สูบด้วยคอมเพรสเซอร์ให้มีความดัน 77 บรรยากาศ เมื่อการใช้พลังงานบนโครงข่ายเพิ่มขึ้นอย่างไม่คาดคิด อากาศจะระบายออกและปล่อยพลังงานเข้าสู่ระบบ เวลาในการถ่ายเทน้ำมันออกจากถังจนเหลือแรงดันใช้งานต่ำกว่า 46 atm คือ 26 ชั่วโมง ในระหว่างที่สถานีผลิตไฟฟ้าได้ 110 เมกะวัตต์
จะเพิ่มประสิทธิภาพของระบบได้อย่างไร? อากาศอัดไม่ได้หมุนใบพัดด้วยตัวเอง แต่จะถูกผสมกับก๊าซธรรมชาติและจ่ายให้กับกังหันแก๊ส ที่สุดโดยปกติแล้วพลังของกังหันก๊าซ (มากถึงสองในสาม) มักใช้ในการขับเคลื่อนคอมเพรสเซอร์ซึ่งจะปั๊มอากาศเข้าไป - นี่คือจุดที่เราได้รับความประหยัดอย่างมาก นอกจากนี้ ก่อนเข้าสู่กังหัน อากาศจะถูกทำให้ร้อนในตัวแลกเปลี่ยนความร้อน (ตัวพักฟื้น) ด้วยผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพด้วย
โดยรวมแล้ว โครงการนี้เทียบเท่ากับกังหันก๊าซแบบดั้งเดิม โดยช่วยลดการใช้ก๊าซลงได้ 60...70% เริ่มต้นอย่างรวดเร็วจากสภาวะเย็น (หลายนาที) และ งานที่ดีที่โหลดต่ำ สถานี Mcntosh ใช้เวลา 30 เดือนในการสร้างและมีค่าใช้จ่าย 65 ล้านดอลลาร์ (แม้ว่าจะมีถ้ำเกลือธรรมชาติอยู่ก็ตาม)
นอกเหนือจากโครงการในอลาบามาในปี 1978 ในเมืองฮันทอร์ฟ ชาวเยอรมันยังได้เปิดตัวสถานที่จัดเก็บขนาด 290 เมกะวัตต์ (การทำงาน 2 ชั่วโมง) ในถ้ำเกลือสองแห่งที่ระดับความลึก 600...800 ม. โดยมีช่วงแรงดัน 50... 70 บรรยากาศ เดิมทีสถานที่จัดเก็บแห่งนี้ทำหน้าที่เป็นแหล่งสำรองร้อนสำหรับอุตสาหกรรมทางตะวันตกเฉียงเหนือของเยอรมนี และปัจจุบันใช้เพื่อลดปริมาณผลผลิตสูงสุดของฟาร์มกังหันลม
ในสมัยโซเวียตมีการวางแผนที่จะสร้างแบตเตอรี่นิวแมติกขนาด 1,050 เมกะวัตต์ใน Donbass แต่อนิจจาเช่นเดียวกับหลายโครงการในช่วงหลายปีที่ผ่านมาทุกอย่างยังคงอยู่บนกระดาษ
วิดีโอจากผู้พัฒนาโครงการ
นิเวศวิทยาแห่งความรู้ วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี: ในบริบทของการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ ๆ ในภาคพลังงาน อุปกรณ์กักเก็บไฟฟ้าเป็นกระแสที่รู้จักกันดี นี้ โซลูชั่นที่มีคุณภาพปัญหาไฟฟ้าดับหรือพลังงานไม่เพียงพอ
มีคำถาม: “วิธีการกักเก็บพลังงานแบบใดที่เหมาะสมกว่าในสถานการณ์ที่กำหนด”- ตัวอย่างเช่นฉันควรเลือกวิธีเก็บพลังงานแบบใดสำหรับบ้านหรือกระท่อมส่วนตัวที่ติดตั้งระบบพลังงานแสงอาทิตย์หรือลม เห็นได้ชัดว่าในกรณีนี้จะไม่มีใครสร้างสถานีสูบน้ำขนาดใหญ่ แต่สามารถติดตั้งถังขนาดใหญ่โดยยกให้สูง 10 เมตร แต่การติดตั้งดังกล่าวจะเพียงพอที่จะรักษาแหล่งจ่ายไฟให้คงที่ในกรณีที่ไม่มีแสงแดดหรือไม่?
เพื่อตอบคำถามที่เกิดขึ้น จำเป็นต้องพัฒนาเกณฑ์บางประการในการประเมินแบตเตอรี่ที่จะทำให้เราได้รับการประเมินตามวัตถุประสงค์ และสำหรับสิ่งนี้เราต้องพิจารณา พารามิเตอร์ต่างๆไดรฟ์ที่อนุญาตให้รับค่าประมาณเชิงตัวเลข
เมื่อพูดถึงหรือเขียนเกี่ยวกับแบตเตอรี่รถยนต์ พวกเขามักจะกล่าวถึงค่าที่เรียกว่าความจุของแบตเตอรี่ และแสดงเป็นแอมแปร์-ชั่วโมง (สำหรับแบตเตอรี่ขนาดเล็ก - เป็นมิลลิแอมป์ชั่วโมง) แต่พูดอย่างเคร่งครัด แอมแปร์-ชั่วโมงไม่ใช่หน่วยความจุ ในทฤษฎีทางไฟฟ้า ความจุจะวัดเป็นฟารัด และแอมแปร์-ชั่วโมงก็เป็นหน่วยวัดประจุ! นั่นคือควรพิจารณาประจุสะสม (และเรียกเช่นนั้น) เป็นลักษณะของแบตเตอรี่
ในวิชาฟิสิกส์ ประจุมีหน่วยเป็นคูลอมบ์ คูลอมบ์คือปริมาณประจุที่ไหลผ่านตัวนำที่กระแส 1 แอมแปร์ในหนึ่งวินาที เนื่องจาก 1 C/s เท่ากับ 1 A ดังนั้น เมื่อแปลงชั่วโมงเป็นวินาที เราจึงพบว่า 1 แอมแปร์-ชั่วโมงจะเท่ากับ 3600 C
ควรสังเกตว่าแม้จากคำจำกัดความของคูลอมบ์ก็ชัดเจนว่าประจุนั้นเป็นลักษณะของกระบวนการบางอย่างนั่นคือกระบวนการของกระแสที่ไหลผ่านตัวนำ ชื่อของปริมาณอื่นก็เช่นเดียวกัน: หนึ่งแอมแปร์-ชั่วโมงคือเมื่อกระแสหนึ่งแอมแปร์ไหลผ่านตัวนำเป็นเวลาหนึ่งชั่วโมง
เมื่อมองแวบแรกอาจดูเหมือนว่ามีความไม่สอดคล้องกันที่นี่ ท้ายที่สุดแล้วหากเรากำลังพูดถึงการอนุรักษ์พลังงาน พลังงานที่สะสมในแบตเตอรี่ใด ๆ ควรวัดเป็นจูล เนื่องจากจูลในวิชาฟิสิกส์เป็นหน่วยวัดพลังงาน แต่โปรดจำไว้ว่ากระแสในตัวนำจะเกิดขึ้นเฉพาะเมื่อมีความต่างศักย์ที่ปลายตัวนำเท่านั้น นั่นคือแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับตัวนำ หากแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วแบตเตอรี่คือ 1 โวลต์และมีประจุหนึ่งแอมแปร์ชั่วโมงไหลผ่านตัวนำ เราจะพบว่าแบตเตอรี่ส่งพลังงาน 1 V · 1 Ah = 1 Wh
ดังนั้นสำหรับแบตเตอรี่ การพูดถึงพลังงานสะสม (พลังงานที่สะสม) หรือประจุสะสม (ที่เก็บไว้) จึงถูกต้องมากกว่า อย่างไรก็ตาม เนื่องจากคำว่า "ความจุของแบตเตอรี่" แพร่หลายและคุ้นเคยมากกว่า เราจะใช้คำนี้ แต่ด้วยการชี้แจงบางประการ กล่าวคือ เราจะพูดถึงความจุพลังงาน
ความจุพลังงาน - พลังงานที่ปล่อยออกมาจากแบตเตอรี่ที่ชาร์จเต็มแล้วเมื่อคายประจุจนเหลือค่าต่ำสุดที่อนุญาต
เมื่อใช้แนวคิดนี้ เราจะพยายามคำนวณและเปรียบเทียบความจุพลังงานโดยประมาณ ประเภทต่างๆอุปกรณ์เก็บพลังงาน
แบตเตอรี่ไฟฟ้าที่ชาร์จจนเต็มซึ่งมีความจุ (ประจุ) ที่ระบุไว้ที่ 1 Ah ตามทฤษฎีแล้วสามารถส่งกระแสไฟฟ้าได้ 1 แอมแปร์เป็นเวลาหนึ่งชั่วโมง (หรือ ตัวอย่างเช่น 10 แอมแปร์เป็นเวลา 0.1 ชั่วโมง หรือ 0.1 แอมแปร์เป็นเวลา 10 ชั่วโมง) แต่กระแสไฟที่คายประจุจากแบตเตอรี่มากเกินไปจะทำให้การจ่ายพลังงานมีประสิทธิภาพน้อยลง ซึ่งจะทำให้เวลาในการทำงานกับกระแสไฟดังกล่าวลดลงแบบไม่เป็นเชิงเส้น และอาจนำไปสู่ความร้อนสูงเกินได้ ในทางปฏิบัติ ความจุของแบตเตอรี่คำนวณจากรอบการคายประจุ 20 ชั่วโมงจนถึงแรงดันไฟฟ้าสุดท้าย สำหรับแบตเตอรี่รถยนต์คือ 10.8 V ตัวอย่างเช่นคำจารึกบนฉลากแบตเตอรี่ "55 Ah" หมายความว่าสามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าได้ 2.75 แอมแปร์เป็นเวลา 20 ชั่วโมง และแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วจะไม่ลดลงต่ำกว่า 10.8 IN .
ผู้ผลิตแบตเตอรี่มักระบุ ข้อกำหนดทางเทคนิคของผลิตภัณฑ์ พลังงานที่เก็บไว้เป็น Wh (Wh) และไม่ใช่ประจุที่เก็บไว้เป็น mAh (mAh) ซึ่งโดยทั่วไปแล้วไม่ถูกต้อง การคำนวณพลังงานที่เก็บไว้จากประจุที่เก็บไว้นั้นไม่ใช่เรื่องง่ายในกรณีทั่วไป โดยจะต้องรวมพลังงานทันทีที่จ่ายจากแบตเตอรี่ตลอดระยะเวลาที่คายประจุ หากไม่ต้องการความแม่นยำมากขึ้น แทนที่จะรวมเข้าด้วยกัน คุณสามารถใช้ค่าเฉลี่ยของการใช้แรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าและใช้สูตร:
1 Wh = 1 V 1 อา
นั่นคือพลังงานที่เก็บไว้ (ในหน่วย Wh) มีค่าประมาณเท่ากับผลคูณของประจุที่เก็บไว้ (ในหน่วย Ah) และแรงดันไฟฟ้าเฉลี่ย (ในหน่วยโวลต์): อี = ถาม · คุณ- ตัวอย่างเช่น หากความจุ (ตามความหมายปกติ) ของแบตเตอรี่ 12 โวลต์ระบุเป็น 60 Ah พลังงานที่เก็บไว้ ซึ่งก็คือความจุพลังงานของแบตเตอรี่จะเท่ากับ 720 วัตต์ชั่วโมง
ในตำราฟิสิกส์เล่มใดก็ได้ คุณสามารถอ่านได้ว่างาน A ที่ทำโดยแรง F เมื่อยกมวล m ขึ้นจนสูง h คำนวณโดยสูตร A = m g h โดยที่ g คือความเร่ง ฤดูใบไม้ร่วงฟรี- สูตรนี้เกิดขึ้นในกรณีที่ร่างกายเคลื่อนที่ช้าๆ และแรงเสียดทานสามารถถูกละเลยได้ การทำงานต้านแรงโน้มถ่วงไม่ได้ขึ้นอยู่กับวิธีการยกร่างกายของเรา ไม่ว่าจะเป็นในแนวตั้ง (เช่น น้ำหนักบนนาฬิกา) ตามแนวลาดเอียง (เช่น เมื่อลากเลื่อนขึ้นไปบนภูเขา) หรือในลักษณะอื่นใด
ในทุกกรณี งาน A = m · g · h เมื่อลดตัวลงสู่ระดับเดิม แรงโน้มถ่วงจะสร้างงานแบบเดียวกับที่แรง F ใช้ในการยกตัว ซึ่งหมายความว่าเมื่อยกร่างกายเราเก็บงานไว้เท่ากับ m · g · h นั่นคือ ร่างกายที่ยกขึ้นมีพลังงานเท่ากับผลคูณของแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อร่างกายนี้และความสูงที่ยกขึ้น พลังงานนี้ไม่ได้ขึ้นอยู่กับเส้นทางที่มีการเพิ่มขึ้นเกิดขึ้น แต่ถูกกำหนดโดยตำแหน่งของร่างกายเท่านั้น (ความสูงที่ยกขึ้นหรือความแตกต่างของความสูงระหว่างตำแหน่งเริ่มต้นและตำแหน่งสุดท้ายของร่างกาย) และเป็น เรียกว่าพลังงานศักย์
เมื่อใช้สูตรนี้ เราจะประมาณความจุพลังงานของมวลน้ำที่ถูกสูบเข้าไปในถังที่มีความจุ 1,000 ลิตร ซึ่งอยู่สูงจากระดับพื้นดิน 10 เมตร (หรือระดับของกังหันไฮโดรเจนเนอเรเตอร์) สมมติว่าถังมีรูปทรงลูกบาศก์โดยมีความยาวขอบ 1 ม. จากนั้น ตามสูตรในตำราเรียนของ Landsberg A = 1,000 กก. · (9.8 ม./วินาที) · 10.5 ม. = 102900 กก. · ม.2/ s2. แต่ 1 กิโลกรัม m2/s2 เท่ากับ 1 จูล และเมื่อแปลงเป็นวัตต์ชั่วโมง เราจะได้เพียง 28.583 วัตต์ชั่วโมง นั่นคือเพื่อให้ได้ความจุพลังงานเท่ากับความจุของแบตเตอรี่ไฟฟ้าทั่วไปที่ 720 วัตต์ต่อชั่วโมง คุณต้องเพิ่มปริมาตรน้ำในถัง 25.2 เท่า
ถังจะต้องมีความยาวซี่โครงประมาณ 3 เมตร ในขณะเดียวกันความจุพลังงานจะเท่ากับ 845 วัตต์ต่อชั่วโมง ซึ่งมากกว่าความจุของแบตเตอรี่เพียงก้อนเดียว แต่ปริมาณการติดตั้งมีขนาดใหญ่กว่าขนาดของแบตเตอรี่รถยนต์ตะกั่ว-สังกะสีทั่วไปอย่างมาก การเปรียบเทียบนี้เสนอแนะว่าไม่ควรพิจารณาถึงพลังงานที่สะสมอยู่ในระบบใดระบบหนึ่ง นั่นคือพลังงานในตัวเอง แต่สัมพันธ์กับมวลหรือปริมาตรของระบบที่เป็นปัญหา
ดังนั้นเราจึงได้ข้อสรุปว่าขอแนะนำให้เชื่อมโยงความจุพลังงานกับมวลหรือปริมาตรของอุปกรณ์จัดเก็บหรือตัวพาเองเช่นน้ำที่เทลงในถัง สามารถพิจารณาตัวบ่งชี้ประเภทนี้ได้สองตัว
เราจะอ้างถึงความจุพลังงานจำเพาะมวลว่าเป็นความจุพลังงานของอุปกรณ์เก็บข้อมูลหารด้วยมวลของอุปกรณ์เก็บข้อมูลนี้
ความจุพลังงานจำเพาะตามปริมาตรคือความจุพลังงานของอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลหารด้วยปริมาตรของอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลนี้
ตัวอย่าง. แบตเตอรี่ตะกั่วกรด Panasonic LC-X1265P ออกแบบสำหรับ 12 โวลต์ มีประจุ 65 แอมแปร์-ชั่วโมง น้ำหนัก 20 กก. และขนาด (LxWxH) 350 · 166 · 175 มม. อายุการใช้งานที่ t = 20 C คือ 10 ปี ดังนั้น ความเข้มของพลังงานจำเพาะมวลจะเท่ากับ 65 · 12 / 20 = 39 วัตต์-ชั่วโมงต่อกิโลกรัม และความเข้มของพลังงานจำเพาะเชิงปริมาตรจะเท่ากับ 65 · 12 / (3.5 · 1.66 · 1.75) = 76.7 วัตต์-ชั่วโมงต่อลูกบาศก์เดซิเมตร หรือ 0.0767 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อ ลูกบาศก์เมตร.
สำหรับอุปกรณ์กักเก็บพลังงานความโน้มถ่วงที่ใช้ถังเก็บน้ำที่มีปริมาตร 1,000 ลิตร ตามที่กล่าวไว้ในหัวข้อที่แล้ว ความเข้มของมวลพลังงานจำเพาะจะอยู่ที่เพียง 28.583 วัตต์-ชั่วโมง/1,000 กก. = 0.0286 วัตต์-ชั่วโมง/กก. ซึ่งน้อยกว่า 1363 เท่า กว่าความเข้มพลังงานมวลของแบตเตอรี่ตะกั่ว-สังกะสี และถึงแม้ว่าอายุการใช้งานของถังเก็บแรงโน้มถ่วงอาจยาวนานกว่ามาก แต่จากมุมมองในทางปฏิบัติ ถังนั้นดูน่าดึงดูดน้อยกว่าแบตเตอรี่
ลองดูตัวอย่างเพิ่มเติมของอุปกรณ์กักเก็บพลังงานและประเมินความเข้มของพลังงานจำเพาะของอุปกรณ์เหล่านั้น
ความจุความร้อนคือปริมาณความร้อนที่ร่างกายดูดซับเมื่อถูกทำให้ร้อนขึ้น 1 °C ความจุความร้อนเป็นของหน่วยเชิงปริมาณ ความจุความร้อนเชิงปริมาตรและโมลจะแตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับหน่วยเชิงปริมาณ
ความจุความร้อนจำเพาะมวล หรือเรียกง่ายๆ ว่าความจุความร้อนจำเพาะ คือปริมาณความร้อนที่ต้องจ่ายต่อมวลหน่วยของสารเพื่อให้ความร้อนต่อหน่วยอุณหภูมิ ในหน่วย SI มีหน่วยวัดเป็นจูลหารด้วยกิโลกรัมต่อเคลวิน (J kg−1 K−1)
ความจุความร้อนตามปริมาตรคือปริมาณความร้อนที่ต้องจ่ายให้กับสารหนึ่งหน่วยปริมาตรเพื่อให้ความร้อนต่อหน่วยอุณหภูมิ ในหน่วย SI มีหน่วยวัดเป็นจูลต่อลูกบาศก์เมตรต่อเคลวิน (J m−3 K−1)
ความจุความร้อนของโมลาร์คือปริมาณความร้อนที่ต้องจ่ายให้กับสาร 1 โมลเพื่อให้ความร้อนต่อหน่วยอุณหภูมิ ใน SI มีหน่วยวัดเป็นจูลต่อโมลต่อเคลวิน (J/(mol K))
โมลเป็นหน่วยวัดปริมาณของสารในระบบหน่วยสากล โมลคือปริมาณของสารในระบบที่มีปริมาณเท่ากัน องค์ประกอบโครงสร้างคาร์บอน-12 มีกี่อะตอม หนัก 0.012 กิโลกรัม
ความจุความร้อนจำเพาะได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิของสารและพารามิเตอร์ทางอุณหพลศาสตร์อื่นๆ ตัวอย่างเช่น การวัดความจุความร้อนจำเพาะของน้ำจะให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกันที่ 20 °C และ 60 °C นอกจากนี้ ความจุความร้อนจำเพาะยังขึ้นอยู่กับว่าพารามิเตอร์ทางอุณหพลศาสตร์ของสาร (ความดัน ปริมาตร ฯลฯ) สามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างไร ตัวอย่างเช่น ความจุความร้อนจำเพาะที่ความดันคงที่ (CP) และที่ปริมาตรคงที่ (CV) โดยทั่วไปจะแตกต่างกัน
การเปลี่ยนผ่านของสารจากสถานะการรวมตัวหนึ่งไปยังอีกสถานะหนึ่งจะมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงความจุความร้อนอย่างกะทันหันที่จุดอุณหภูมิเฉพาะของการเปลี่ยนแปลงสำหรับสารแต่ละชนิด - จุดหลอมเหลว (การเปลี่ยนผ่าน แข็งเป็นของเหลว) จุดเดือด (การเปลี่ยนของเหลวเป็นแก๊ส) และอุณหภูมิของการเปลี่ยนแปลงแบบย้อนกลับ: การแช่แข็งและการควบแน่น
ความจุความร้อนจำเพาะของสารหลายชนิดมีระบุไว้ในหนังสืออ้างอิง โดยปกติแล้วสำหรับกระบวนการที่ความดันคงที่ ตัวอย่างเช่น ความจุความร้อนจำเพาะของน้ำของเหลวภายใต้สภาวะปกติคือ 4200 J/(kg · K) น้ำแข็ง - 2100 J/(กก. · K)
จากข้อมูลที่นำเสนอ คุณสามารถลองประมาณความจุความร้อนของเครื่องสะสมความร้อนของน้ำได้ (บทคัดย่อ) สมมติว่ามวลน้ำในนั้นคือ 1,000 กิโลกรัม (ลิตร) เราตั้งอุณหภูมิไว้ที่ 80 °C และปล่อยให้ความร้อนออกไปจนกระทั่งเย็นลงเหลือ 30 °C หากคุณไม่กังวลกับความจริงที่ว่าความจุความร้อนจะต่างกันที่ อุณหภูมิที่แตกต่างกันเราสามารถสรุปได้ว่าตัวสะสมความร้อนจะปล่อยความร้อนออกมา 4200 * 1,000 * 50 J นั่นคือความจุพลังงานของตัวสะสมความร้อนคือ 210 เมกะจูลหรือ 58.333 กิโลวัตต์-ชั่วโมงของพลังงาน
หากเราเปรียบเทียบค่านี้กับประจุพลังงานของแบตเตอรี่รถยนต์ทั่วไป (720 วัตต์-ชั่วโมง) เราจะเห็นว่าความจุพลังงานของตัวสะสมความร้อนที่มีปัญหาเท่ากับความจุพลังงานของแบตเตอรี่ไฟฟ้าประมาณ 810 ก้อน
ความเข้มของพลังงานมวลจำเพาะของตัวสะสมความร้อนดังกล่าว (แม้จะไม่ได้คำนึงถึงมวลของภาชนะที่จะกักเก็บน้ำร้อนไว้จริงและมวลของฉนวนความร้อน) จะเท่ากับ 58.3 kWh/1000 กก. = 58.3 Wh/kg ซึ่งปรากฏว่ามากกว่าความเข้มข้นของพลังงานมวลของแบตเตอรี่ตะกั่ว-ซิงค์ ซึ่งเท่ากับ 39 Wh/kg ตามที่คำนวณไว้ข้างต้น
จากการคำนวณคร่าวๆ ตัวสะสมความร้อนเทียบได้กับแบตเตอรี่รถยนต์ทั่วไปในแง่ของความจุพลังงานจำเพาะเชิงปริมาตร เนื่องจากน้ำ 1 กิโลกรัมมีค่าเป็นเดซิเมตรของปริมาตร ดังนั้น ความจุพลังงานจำเพาะเชิงปริมาตรของแบตเตอรี่จึงเท่ากับ 76.7 Wh/kg ซึ่ง เกิดขึ้นพร้อมกันทุกประการกับความจุความร้อนจำเพาะเชิงปริมาตรของแบตเตอรี่ตะกั่วกรด จริงอยู่ที่ในการคำนวณตัวสะสมความร้อนเราคำนึงถึงเฉพาะปริมาตรน้ำเท่านั้นถึงแม้จะจำเป็นต้องคำนึงถึงปริมาตรของถังและฉนวนกันความร้อนด้วยก็ตาม แต่ไม่ว่าในกรณีใดการสูญเสียจะไม่มากเท่ากับอุปกรณ์จัดเก็บแรงโน้มถ่วง
บทความ “การตรวจสอบอุปกรณ์กักเก็บพลังงาน (ตัวสะสม)” ให้การคำนวณความเข้มข้นพลังงานจำเพาะของอุปกรณ์กักเก็บพลังงานบางประเภท ลองยืมตัวอย่างจากที่นั่น
ด้วยความจุตัวเก็บประจุ 1 F และแรงดันไฟฟ้า 250 V พลังงานที่เก็บไว้จะเป็น: E = CU2 /2 = 1 ∙ 2502 /2 = 31.25 kJ ~ 8.69 W h หากคุณใช้ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าน้ำหนักของพวกมันจะอยู่ที่ 120 กิโลกรัม พลังงานจำเพาะของอุปกรณ์จัดเก็บคือ 0.26 kJ/kg หรือ 0.072 W/kg ในระหว่างการทำงาน ไดรฟ์สามารถให้โหลดได้ไม่เกิน 9 W เป็นเวลาหนึ่งชั่วโมง อายุการใช้งานตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าสามารถมีอายุการใช้งานได้ถึง 20 ปี ในแง่ของความหนาแน่นของพลังงาน ตัวสร้างประจุไอออนจะอยู่ใกล้กับแบตเตอรี่เคมี ข้อดี : สามารถสะสมพลังงานได้ภายในระยะเวลาอันสั้น
ขั้นแรกเรายกร่างกายที่มีน้ำหนัก 2,000 กก. ให้สูง 5 ม. จากนั้นร่างกายจะถูกลดระดับลงภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงโดยหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า E = mgh ~ 2000 ∙ 10 ∙ 5 = 100 kJ ~ 27.8 W ชม. ความจุพลังงานจำเพาะ 0.0138 Wh/kg. ในระหว่างการทำงาน ไดรฟ์สามารถให้โหลดได้ไม่เกิน 28 W เป็นเวลาหนึ่งชั่วโมง อายุการใช้งานของไดรฟ์อาจอยู่ที่ 20 ปีขึ้นไป
ข้อดี:พลังงานสะสมสามารถใช้งานได้ภายในระยะเวลาอันสั้น
พลังงานที่เก็บไว้ในมู่เล่สามารถพบได้โดยใช้สูตร E = 0.5 J w2 โดยที่ J คือโมเมนต์ความเฉื่อยของวัตถุที่กำลังหมุน สำหรับทรงกระบอกที่มีรัศมี R และความสูง H:
เจ = 0.5 p r R4 H
โดยที่ r คือความหนาแน่นของวัสดุที่ใช้สร้างกระบอกสูบ
จำกัดความเร็วเชิงเส้นที่ขอบล้อช่วยแรง Vmax (ประมาณ 200 ม./วินาที สำหรับเหล็ก)
Vmax = wmax R หรือ wmax = Vmax /R
จากนั้น Emax = 0.5 J w2max = 0.25 p r R2 H V2max = 0.25 M V2max
พลังงานจำเพาะจะเป็น: Emax /M = 0.25 V2max
สำหรับมู่เล่เหล็กทรงกระบอก ปริมาณพลังงานจำเพาะสูงสุดจะอยู่ที่ประมาณ 10 กิโลจูล/กก. สำหรับมู่เล่ที่มีน้ำหนัก 100 กก. (R = 0.2 ม., H = 0.1 ม.) พลังงานสะสมสูงสุดสามารถเป็น 0.25 ∙ 3.14 ∙ 8000 ∙ 0.22 ∙ 0.1 ∙ 2002 ~ 1 MJ ~ 0.278 kWh ระหว่างการทำงาน ไดรฟ์สามารถให้โหลดได้ไม่เกิน 280 W ต่อชั่วโมง อายุการใช้งานของมู่เล่อาจอยู่ที่ 20 ปีขึ้นไป ข้อดี: พลังงานที่สะสมสามารถใช้งานได้ในช่วงเวลาสั้น ๆ ประสิทธิภาพสามารถปรับปรุงได้อย่างมาก
ซูเปอร์มู่เล่นั้นแตกต่างจากมู่เล่ธรรมดาตรงที่สามารถทำได้ คุณสมบัติการออกแบบในทางทฤษฎีสามารถเก็บได้ถึง 500 Wh ต่อน้ำหนักกิโลกรัม อย่างไรก็ตาม ด้วยเหตุผลบางประการ การพัฒนา superflywheels จึงหยุดลง
อากาศภายใต้ความกดดัน 50 บรรยากาศจะถูกสูบเข้าไปในถังเหล็กที่มีความจุ 1 ลบ.ม. ผนังถังต้องมีความหนาประมาณ 5 มม. เพื่อให้สามารถทนต่อแรงกดดันนี้ได้ มีการใช้ลมอัดในการทำงาน ในกระบวนการไอโซเทอร์มอล งาน A ที่ทำโดยก๊าซในอุดมคติระหว่างการขยายตัวสู่ชั้นบรรยากาศถูกกำหนดโดยสูตร:
A = (M / m) ∙ R ∙ T ∙ ln (V2 / V1)
โดยที่ M คือมวลก๊าซ m - มวลฟันกรามก๊าซ, R - ค่าคงที่ของก๊าซสากล, T - อุณหภูมิสัมบูรณ์, V1 - ปริมาตรเริ่มต้นของก๊าซ, V2 - ปริมาตรสุดท้ายของก๊าซ โดยคำนึงถึงสมการสถานะของก๊าซในอุดมคติ (P1 ∙ V1 = P2 ∙ V2) สำหรับการใช้งานอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลนี้ V2 / V1 = 50, R = 8.31 J/(mol deg), T = 293 0K, M / m ~ 50: 0.0224 ~ 2232 งานแก๊สระหว่างการขยาย 2232 ∙ 8.31 ∙ 293 ∙ ln 50 ~ 20 MJ ~ 5.56 kW · ชั่วโมงต่อรอบ มวลของไดรฟ์ประมาณ 250 กก. พลังงานจำเพาะจะเท่ากับ 80 กิโลจูล/กก. ในระหว่างการทำงาน อุปกรณ์จัดเก็บแบบนิวแมติกสามารถให้โหลดได้ไม่เกิน 5.5 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมง อายุการใช้งานของตัวสะสมนิวแมติกอาจอยู่ที่ 20 ปีขึ้นไป
ข้อดี : ถังเก็บสามารถวางอยู่ใต้ดิน, ถังแก๊สมาตรฐานในปริมาณที่ต้องการพร้อมอุปกรณ์ที่เหมาะสมสามารถใช้เป็นถังเก็บน้ำได้, เมื่อใช้เครื่องยนต์ลม, หลังสามารถขับเคลื่อนปั๊มคอมเพรสเซอร์ได้โดยตรง, มีเพียงพอ จำนวนมากอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานโดยตรง อากาศอัด.
เราจะสรุปพารามิเตอร์การจัดเก็บพลังงานทั้งหมดที่ได้รับข้างต้นลงในตารางสรุป แต่ก่อนอื่น ให้เราทราบว่าความเข้มข้นของพลังงานจำเพาะทำให้เราสามารถเปรียบเทียบอุปกรณ์กักเก็บกับเชื้อเพลิงทั่วไปได้
ลักษณะสำคัญของเชื้อเพลิงคือความร้อนจากการเผาไหม้เช่น ปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ ความแตกต่างเกิดขึ้นระหว่างความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้ (MJ/กก.) และความร้อนเชิงปริมาตร (MJ/m3) การแปลง MJ เป็น kWh เราได้รับ:
| เชื้อเพลิง | ความจุพลังงาน (kWh/kg) |
| ฟืน | 2,33-4,32 |
| หินน้ำมัน | 2,33 – 5,82 |
| พีท | 2,33 – 4,66 |
| ถ่านหินสีน้ำตาล | 2,92 -5,82 |
| ถ่านหิน | ตกลง. 8.15 |
| แอนทราไซต์ | 9,08 – 9,32 |
| น้ำมัน | 11,63 |
| น้ำมันเบนซิน | 12.8 กิโลวัตต์ชั่วโมง/กก., 9.08 กิโลวัตต์ชั่วโมง/ลิตร |
ดังที่เราเห็นแล้วว่าความเข้มข้นของพลังงานจำเพาะของเชื้อเพลิงนั้นเกินกว่าความเข้มข้นของพลังงานของอุปกรณ์กักเก็บพลังงานอย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจากมักใช้เป็นแหล่งพลังงานสำรอง เครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลเราจะรวมความเข้มข้นของพลังงานของน้ำมันดีเซลไว้ในตารางสุดท้าย ซึ่งเท่ากับ 42624 กิโลจูล/กก. หรือ 11.84 กิโลวัตต์-ชั่วโมง/กก. และลองเพิ่มก๊าซธรรมชาติและไฮโดรเจนเพื่อเปรียบเทียบ เนื่องจากอย่างหลังสามารถใช้เป็นพื้นฐานในการสร้างอุปกรณ์กักเก็บพลังงานได้
ปริมาณพลังงานมวลจำเพาะของก๊าซบรรจุขวด (โพรเพน-บิวเทน) คือ 36 mJ/kg หรือ 10 kWh/kg และสำหรับไฮโดรเจน - 33.58 kWh/kg
ด้วยเหตุนี้เราจึงได้ตารางต่อไปนี้พร้อมพารามิเตอร์ของอุปกรณ์จัดเก็บพลังงานที่พิจารณา (เพิ่มสองแถวสุดท้ายในตารางนี้เพื่อเปรียบเทียบกับผู้ให้บริการพลังงานแบบดั้งเดิม):
| การจัดเก็บพลังงาน | ลักษณะที่เป็นไปได้ ขับเคลื่อนการดำเนินงาน |
มีสต๊อก พลังงาน, กิโลวัตต์ชั่วโมง |
ความจุพลังงานจำเพาะ วัตต์/กก |
ระยะเวลาการทำงานสูงสุด สำหรับการโหลด 100 W นาที |
ความเข้มของพลังงานจำเพาะตามปริมาตร W ชม./dm3 |
อายุการใช้งาน ปี |
| โคโพรวี | น้ำหนักเครื่องตอกเสาเข็ม 2 ตัน ส่วนสูง ยกสูง 5 ม |
0,0278 | 0.0139 | 16,7 | 2.78/ปริมาตรของไพล์ไดร์เวอร์ หน่วยเป็น dm | มากกว่า 20 |
| แรงโน้มถ่วงแบบไฮดรอลิก | มวลน้ำ 1000 กก. สูบน้ำสูง 10 ม | 0,0286 | 0,0286 | 16,7 | 0,0286 | มากกว่า 20 |
| คอนเดนเซอร์ | ความจุของแบตเตอรี่ 1F, แรงดันไฟฟ้า 250 V น้ำหนัก 120 กก |
0,00868 | 0.072 | 5.2 | 0,0868 | มากถึง 20 |
| มู่เล่ | ล้อช่วยแรงเหล็ก หนัก 100 กก. เส้นผ่านศูนย์กลาง 0.4 ม. หนา 0.1 ม | 0,278 | 2,78 | 166,8 | 69,5 | มากกว่า 20 |
| แบตเตอรี่ตะกั่วกรด | ความจุ 190 Ah แรงดันเอาต์พุต 12 V น้ำหนัก 70 กก | 1,083 | 15,47 | 650 | 60-75 | 3 … 5 |
| นิวเมติก | ถังเหล็กขนาดปริมาตร 1 ลบ.ม. หนัก 250 กก. ด้วยลมอัดภายใต้แรงดัน 50 บรรยากาศ | 0,556 | 22,2 | 3330 | 0,556 | มากกว่า 20 |
| ตัวสะสมความร้อน | ปริมาณน้ำ 1,000 ลิตร อุ่นถึง 80 °C | 58,33 | 58,33 | 34998 | 58,33 | มากถึง 20 |
| กระบอกไฮโดรเจน | ปริมาตร 50 ลิตร ความหนาแน่น 0.09 กก./ลบ.ม. อัตรากำลังอัด 10:1 (น้ำหนัก 0.045 กก.) | 1,5 | 33580 | 906,66 | 671600 | มากกว่า 20 |
| กระบอกโพรเพนบิวเทน | ปริมาตรแก๊ส 50 ลิตร ความหนาแน่น 0.717 กก./ลบ.ม. อัตรากำลังอัด 10:1 (น้ำหนัก 0.36 กก.) | 3,6 | 10000 | 2160 | 200000 | มากกว่า 20 |
| ถังน้ำมันดีเซล | ปริมาตร 50 ลิตร (=40กก.) | 473,6 | 11840 | 284160 | 236800 | มากกว่า 20 |
ตัวเลขที่ระบุในตารางนี้เป็นตัวเลขโดยประมาณ การคำนวณไม่ได้คำนึงถึงปัจจัยหลายประการ เช่น ประสิทธิภาพของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ใช้พลังงานที่เก็บไว้ ปริมาตร และน้ำหนัก อุปกรณ์ที่จำเป็นและอื่น ๆ อย่างไรก็ตาม ในความคิดของฉัน ตัวเลขเหล่านี้ช่วยให้สามารถประเมินความเข้มของพลังงานศักย์เบื้องต้นได้ ประเภทต่างๆอุปกรณ์เก็บพลังงาน
และจากตารางด้านบนนี้มากที่สุดครับ ดูมีประสิทธิภาพอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลจะแสดงด้วยทรงกระบอกที่มีไฮโดรเจน หากใช้พลังงาน "ฟรี" (ส่วนเกิน) จากแหล่งหมุนเวียนเพื่อผลิตไฮโดรเจน อุปกรณ์กักเก็บไฮโดรเจนอาจกลายเป็นพลังงานที่มีแนวโน้มดีที่สุด
ไฮโดรเจนสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงในเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบธรรมดาซึ่งจะหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรือในไฮโดรเจน เซลล์เชื้อเพลิงที่ผลิตไฟฟ้าได้โดยตรง คำถามที่ว่าวิธีใดทำกำไรได้มากกว่านั้นต้องพิจารณาแยกกัน ปัญหาด้านความปลอดภัยในการผลิตและการใช้ไฮโดรเจนสามารถปรับเปลี่ยนได้เมื่อพิจารณาถึงความเป็นไปได้ในการใช้อุปกรณ์กักเก็บพลังงานประเภทใดประเภทหนึ่ง ที่ตีพิมพ์
เข้าร่วมกับเราบน
ถ้ำ คอมเพรสเซอร์ และกังหันแก๊ส - นี่คือวิธีการทำงานของตัวสะสมพลังงานลม ในสหรัฐอเมริกา อุปกรณ์ดังกล่าวเครื่องแรกถูกสร้างขึ้นในปี 1991 ในเมืองแมคอินทอช รัฐแอละแบมา จุดประสงค์คือเพื่อทำให้ค่าพีคโหลดในโรงไฟฟ้าราบรื่นขึ้น
ในโหมดการสะสม อากาศจะถูกขับเคลื่อนโดยคอมเพรสเซอร์ไปยังสถานที่จัดเก็บใต้ดิน (ถ้ำเกลือธรรมชาติ) ซึ่งมีปริมาตร 538,000 ลูกบาศก์เมตร แรงดันสูงสุด 77 atm เมื่อการใช้พลังงานบนโครงข่ายเพิ่มขึ้นอย่างไม่คาดคิด อากาศจะระบายออกและปล่อยพลังงานเข้าสู่ระบบ เวลาในการถ่ายเทน้ำมันออกจากถังจนเหลือแรงดันใช้งานต่ำกว่า 46 atm คือ 26 ชั่วโมง ในระหว่างที่สถานีผลิตไฟฟ้าได้ 110 เมกะวัตต์ 
อากาศอัดไม่หมุนกังหันด้วยตัวเอง แต่เข้าสู่กังหันแก๊ส เนื่องจากโดยปกติแล้ว 2/3 ของกำลังของกังหันก๊าซมักจะใช้ไปกับการขับเคลื่อนคอมเพรสเซอร์ซึ่งปั๊มอากาศเข้าไปจึงช่วยประหยัดได้มาก ก่อนเข้าสู่กังหัน อากาศจะถูกให้ความร้อนในตัวแลกเปลี่ยนความร้อน (ตัวพักฟื้น) พร้อมกับผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพด้วย 
พวกเขาสังเกตเห็นว่าการใช้ก๊าซลดลง 60...70% เมื่อเทียบกับกังหันก๊าซแบบดั้งเดิม การสตาร์ทเครื่องอย่างรวดเร็วจากสภาวะเย็น (หลายนาที) และการทำงานที่ดีที่โหลดต่ำ
การก่อสร้างสถานี Mcntosh ใช้เวลา 30 เดือนและมีค่าใช้จ่าย 65 ล้านดอลลาร์
โครงการอลาบามาไม่ซ้ำกัน ย้อนกลับไปในปี 1978 ในเมืองฮันทอร์ฟ ชาวเยอรมันได้เปิดตัวสถานที่จัดเก็บขนาด 290 เมกะวัตต์ (ดำเนินการ 2 ชั่วโมง) ในถ้ำเกลือสองแห่งที่ระดับความลึก 600...800 ม. โดยมีช่วงแรงดัน 50...70 เอทีเอ็ม เดิมทีสถานที่จัดเก็บแห่งนี้ทำหน้าที่เป็นแหล่งสำรองร้อนสำหรับอุตสาหกรรมทางตะวันตกเฉียงเหนือของเยอรมนี และปัจจุบันใช้เพื่อลดปริมาณผลผลิตสูงสุดของฟาร์มกังหันลม
พวกเขาเขียนว่าใน Donbass ในช่วงยุคโซเวียตพวกเขาวางแผนที่จะติดตั้งแบตเตอรี่นิวแมติกขนาด 1,050 เมกะวัตต์ในถ้ำเดียวกันโดยไม่ทราบชะตากรรม
ในปี 2012 มีการเปิดสถานที่จัดเก็บแบบใช้ลมขนาด 500 MWh ในเท็กซัส ถัดจากฟาร์มกังหันลมขนาด 2 เมกะวัตต์ แต่มีข้อมูลเฉพาะบางประการเกี่ยวกับเรื่องนี้ 
ห่วงโซ่ของวงจรเทคโนโลยีการผลิตไฟฟ้าจำเป็นต้องมีการเชื่อมโยงเช่นอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล (แบตเตอรี่) ในวิธีการผลิตไฟฟ้าแบบดั้งเดิม พลังงานสำรองจะถูกสะสมในรูปแบบ "ไม่ใช้ไฟฟ้า" เบื้องต้น และหน่วยกักเก็บพลังงานนี้จะตั้งอยู่ด้านหน้าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าโดยตรง
อ่างเก็บน้ำพลังงานไฟฟ้าพลังน้ำได้รับการออกแบบมาเพื่อสะสมพลังงานศักย์ของน้ำในแม่น้ำในสนามโน้มถ่วงของโลก โดยยกระดับให้สูงขึ้นด้วยความช่วยเหลือของเขื่อน โรงไฟฟ้าพลังความร้อนสะสมอยู่ในสถานที่จัดเก็บปริมาณสำรองของแข็งหรือ เชื้อเพลิงเหลวหรือจัดส่งทางท่อ ก๊าซธรรมชาติค่าความร้อนที่รับประกันแหล่งพลังงานที่ต้องการ แท่งเครื่องปฏิกรณ์ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เป็นตัวแทนของแหล่งจ่ายเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ซึ่งมีแหล่งพลังงานนิวเคลียร์จำนวนหนึ่งที่พร้อมใช้
โหมดพลังงานคงที่ใช้ได้กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทุกประเภทที่ระบุไว้ ปริมาณพลังงานที่ผลิตได้จะถูกควบคุมภายในขอบเขตกว้างๆ ขึ้นอยู่กับระดับการใช้พลังงานในแต่ละวัน แหล่งทางเลือก (ลม น้ำขึ้นน้ำลง ความร้อนใต้พิภพ พลังงานแสงอาทิตย์) ไม่สามารถรับประกันกำลังเครื่องกำเนิดไฟฟ้าคงที่ในระดับที่ต้องการในปัจจุบัน อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลจึงไม่เป็นที่จัดเก็บทรัพยากรมากเท่ากับอุปกรณ์ลดแรงสั่นสะเทือน ทำให้การใช้พลังงานน้อยลงขึ้นอยู่กับความผันผวนของพลังงานจากแหล่งกำเนิด พลังงานของแหล่งกำเนิดจะสะสมอยู่ในอุปกรณ์จัดเก็บและนำไปใช้ในภายหลังตามความจำเป็นในรูปของพลังงานไฟฟ้า นอกจากนี้ราคาส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับต้นทุนของไดรฟ์
ลักษณะเด่นของไดรฟ์คือ แหล่งทางเลือกพลังงานก็คือความจริงที่ว่าพลังงานที่สะสมอยู่ในนั้นสามารถนำไปใช้เพื่อวัตถุประสงค์อื่นได้ ตัวอย่างเช่น ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขา สามารถสร้างสนามแม่เหล็กที่แรงและแรงยิ่งยวดได้
หน่วยวัดพลังงานที่ยอมรับในฟิสิกส์และพลังงาน และความสัมพันธ์ระหว่างหน่วยเหล่านี้: 1 kWh หรือ 1,000 W 3600 วินาที - เท่ากับ 3.6 MJ ดังนั้น 1 MJ เท่ากับ 1/3.6 kWh หรือ 0.278 kWh
อุปกรณ์เก็บพลังงานทั่วไปบางชนิด:
รีบจองกันเลยรีวิวนี้ไม่มี การจำแนกประเภทเต็มรูปแบบอุปกรณ์กักเก็บที่ใช้ในภาคพลังงาน นอกเหนือจากที่กล่าวถึงในที่นี้แล้ว ยังมีอุปกรณ์เก็บความร้อน สปริง การเหนี่ยวนำ และอุปกรณ์กักเก็บพลังงานประเภทอื่นๆ อีกมากมาย
1. การจัดเก็บประเภทตัวเก็บประจุ
พลังงานที่เก็บไว้โดยตัวเก็บประจุ 1 F ที่แรงดันไฟฟ้า 220 V คือ: E = CU2 /2 = 1 2202 /2 kJ = 24 200 J = 0.0242 MJ ~ 6.73 Wh น้ำหนักของตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าหนึ่งตัวสามารถสูงถึง 120 กิโลกรัม พลังงานจำเพาะต่อมวลหน่วยมีค่ามากกว่า 0.2 กิโลจูล/กก. ไดรฟ์สามารถทำงานได้ทุกชั่วโมงโดยมีโหลดภายใน 7 W ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าสามารถมีอายุการใช้งานได้ถึง 20 ปี เครื่องสร้างประจุไอออน (ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์) มีพลังงานและความหนาแน่นของพลังงานสูง (ประมาณ 13 Wh/l = 46.8 kJ/l และสูงถึง 6 kW/l ตามลำดับ) โดยมีทรัพยากรประมาณ 1 ล้านรอบการชาร์จ ข้อได้เปรียบที่ปฏิเสธไม่ได้ของอุปกรณ์จัดเก็บตัวเก็บประจุคือความสามารถในการใช้พลังงานที่สะสมในช่วงเวลาอันสั้น
2. อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลประเภทแรงโน้มถ่วง
อุปกรณ์กักเก็บพลังงานประเภทเครื่องตอกเสาเข็มจะเก็บพลังงานเมื่อยกเครื่องตอกเสาเข็มที่มีน้ำหนัก 2 ตันขึ้นไปจนถึงความสูงประมาณ 4 เมตร การเคลื่อนที่ของส่วนที่เคลื่อนไหวของเครื่องตอกเสาเข็มจะปล่อยพลังงานศักย์ของร่างกายออกมาเพื่อส่งไปยัง เครื่องกำเนิดไฟฟ้า ปริมาณพลังงานที่ผลิต E = mgh ในกรณีที่เหมาะ (โดยไม่คำนึงถึงการสูญเสียแรงเสียดทาน) จะเท่ากับ ~ 2000 10 4 kJ = 80 kJ ~ 22.24 Wh พลังงานจำเพาะต่อหน่วยมวลของเนื้อมะพร้าวแห้งจะเท่ากับ 0.04 กิโลจูล/กก. ภายในหนึ่งชั่วโมง ไดรฟ์สามารถจ่ายไฟได้สูงสุด 22 W อายุการใช้งานที่คาดหวังของโครงสร้างทางกลเกิน 20 ปี พลังงานที่ร่างกายสะสมในสนามโน้มถ่วงยังสามารถใช้ได้ในช่วงเวลาสั้นๆ ซึ่งเป็นข้อดีของตัวเลือกนี้
ตัวสะสมไฮดรอลิกใช้พลังงานของน้ำ (น้ำหนักประมาณ 8-10 ตัน) ที่สูบจากบ่อลงในถังเก็บน้ำ ในการเคลื่อนที่แบบย้อนกลับภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง น้ำจะหมุนกังหันของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า สามัญ ปั๊มสุญญากาศช่วยให้คุณสามารถสูบน้ำได้สูงถึง 10 เมตรโดยไม่มีปัญหาใด ๆ พลังงานที่เก็บไว้ในกรณีนี้คือ E = mgh ~ 10,000 8 10 J = 0.8 MJ = 0.223 kW hour พลังงานจำเพาะต่อมวลหน่วยจะเท่ากับ 0.08 กิโลจูล/กก. โหลดที่ไดรฟ์จัดให้เป็นเวลาหนึ่งชั่วโมงอยู่ภายใน 225 W ไดรฟ์มีอายุการใช้งาน 20 ปีหรือนานกว่านั้น เครื่องยนต์ลมสามารถขับเคลื่อนปั๊มได้โดยตรง (โดยไม่ต้องแปลงพลังงานเป็นไฟฟ้าซึ่งสัมพันธ์กับการสูญเสียบางอย่าง) น้ำในถังทาวเวอร์สามารถนำไปใช้สำหรับความต้องการอื่น ๆ ได้หากจำเป็น
3. การจัดเก็บแบบมู่เล่
พลังงานจลน์ของมู่เล่ที่กำลังหมุนถูกกำหนดดังนี้: E = J w2/2, J หมายถึงโมเมนต์ความเฉื่อยภายในของทรงกระบอกโลหะ (เนื่องจากมันหมุนรอบแกนสมมาตร) w คือความเร็วเชิงมุมของการหมุน
ด้วยรัศมี R และความสูง H กระบอกสูบจะมีโมเมนต์ความเฉื่อย:
J = M R^2 /2 = pi * p R^4 H/2
โดยที่ p คือความหนาแน่นของโลหะ - วัสดุของทรงกระบอก ผลิตภัณฑ์ pi* R^2 H คือปริมาตร
ความเร็วเชิงเส้นสูงสุดที่เป็นไปได้ของจุดบนพื้นผิวของกระบอกสูบ Vmax (คือประมาณ 200 ม./วินาที สำหรับมู่เล่ที่ทำจากเหล็ก)
Vmax = wmax*R ดังนั้น wmax = Vmax/R
พลังงานการหมุนสูงสุดที่เป็นไปได้ Emax = J wmax^2/2 = 0.25 pi*p R2^2 H V2max = 0.25 M Vmax^2
พลังงานต่อหน่วยมวลคือ: Emax/M = 0.25 Vmax^2
พลังงานจำเพาะหากมู่เล่ทรงกระบอกทำจากเหล็กจะอยู่ที่ประมาณ 10 กิโลจูล/กก. มู่เล่ที่มีน้ำหนัก 200 กก. (ที่มีขนาดเชิงเส้น H = 0.2 ม., R = 0.2 ม.) เก็บพลังงาน Emax = 0.25 pi 8000 0.22 0.2 2002 ~ 2 MJ ~ 0.556 kWh โหลดสูงสุดที่อุปกรณ์จัดเก็บมู่เล่มอบให้เป็นเวลาหนึ่งชั่วโมง เกิน 560 วัตต์ มู่เล่อาจมีอายุการใช้งาน 20 ปีขึ้นไป ข้อดี: ปล่อยพลังงานสะสมอย่างรวดเร็ว มีความเป็นไปได้ในการปรับปรุงประสิทธิภาพอย่างมีนัยสำคัญโดยการเลือกวัสดุและเปลี่ยนลักษณะทางเรขาคณิตของมู่เล่
4. การจัดเก็บในรูปของแบตเตอรี่เคมี (กรดตะกั่ว)
แบตเตอรี่แบบชาร์จได้แบบคลาสสิกซึ่งมีความจุ 190 Ah ที่แรงดันเอาต์พุต 12 V และการคายประจุ 50% สามารถส่งกระแสไฟประมาณ 10 A เป็นเวลา 9 ชั่วโมง พลังงานที่ปล่อยออกมาจะเท่ากับ 10 A 12 V 9 h = 1.08 kWh หรือประมาณ 3.9 MJ ต่อรอบ เมื่อมวลของแบตเตอรี่เท่ากับ 65 กิโลกรัม เราจะมีพลังงานจำเพาะ 60 กิโลจูล/กก. โหลดสูงสุดที่แบตเตอรี่สามารถให้ได้เป็นเวลาหนึ่งชั่วโมงจะต้องไม่เกิน 1,080 วัตต์ ระยะเวลาการรับประกันอายุการใช้งานของแบตเตอรี่คุณภาพสูงคือภายใน 3 - 5 ปี ขึ้นอยู่กับความแรงในการใช้งาน สามารถรับไฟฟ้าได้โดยตรงจากแบตเตอรี่โดยมีกระแสไฟขาออกถึงหลายพันแอมแปร์ โดยมีแรงดันไฟขาออก 12 V ซึ่งสอดคล้องกับมาตรฐานรถยนต์ อุปกรณ์จำนวนมากที่ออกแบบมาสำหรับแรงดันไฟฟ้าคงที่ 12 V เข้ากันได้กับแบตเตอรี่ มีตัวแปลง 12/220 V ที่มีกำลังเอาต์พุตต่างกัน
5. การจัดเก็บแบบนิวเมติก
อากาศที่สูบเข้าไปในถังเหล็กที่มีปริมาตร 1 ลูกบาศก์เมตร จนถึงความดัน 40 บรรยากาศ ทำงานภายใต้สภาวะการขยายตัวของอุณหภูมิคงที่ งาน A ที่ทำโดยก๊าซในอุดมคติภายใต้เงื่อนไข T=const ถูกกำหนดตามสูตร:
A = (M / mu) R T ln (V2 / V1)
โดยที่ M คือมวลของก๊าซ mu คือมวลของก๊าซชนิดเดียวกัน 1 โมล R = 8.31 J/(mol K) T คืออุณหภูมิที่คำนวณตามสเกลเคลวินสัมบูรณ์ V1 และ V2 เป็นอุณหภูมิเริ่มต้นและขั้นสุดท้าย ปริมาตรที่ก๊าซครอบครอง (ที่ V2 / V1 นี้ = 40 เมื่อขยายเป็นความดันบรรยากาศภายในถัง) สำหรับการขยายตัวของอุณหภูมิคงที่ กฎบอยล์-แมริออทใช้ได้: P1V1 = P2 V2 ลองใช้ T = 298 0K (250C) สำหรับอากาศ M / mu ~ 40: 0.0224 = 1785.6 โมลของสาร แก๊สทำงาน A = 1785.6 8.31 298 ln 50 ~ 16 MJ ~ 4.45 kWh ต่อรอบ ผนังถังที่ออกแบบมาสำหรับความดันบรรยากาศ 40-50 ต้องมีความหนาอย่างน้อย 5 มม. ดังนั้นมวลของอุปกรณ์จัดเก็บจะอยู่ที่ประมาณ 250 กก. พลังงานจำเพาะที่จัดเก็บโดยอุปกรณ์จัดเก็บแบบนิวแมติกนี้จะเท่ากับ 64 กิโลจูล/กก. กำลังสูงสุดที่ได้รับจากตัวสะสมนิวแมติกในระหว่างชั่วโมงการทำงานคือ 4.5 กิโลวัตต์ รับประกันอายุการใช้งาน เช่นเดียวกับไดรฟ์ส่วนใหญ่ โดยพิจารณาจากการทำงานของกลไก ชิ้นส่วนโครงสร้างมาจาก 20 ปี ข้อดี ประเภทนี้การจัดเก็บ: ความเป็นไปได้ในการค้นหาถังใต้ดิน อ่างเก็บน้ำอาจเป็นถังแก๊สมาตรฐานโดยใช้อุปกรณ์ที่เหมาะสมมอเตอร์ลมสามารถส่งการเคลื่อนที่ไปยังปั๊มคอมเพรสเซอร์ได้โดยตรง นอกจากนี้ อุปกรณ์จำนวนมากใช้พลังงานที่สะสมของอากาศอัดในถังโดยตรง
เรานำเสนอพารามิเตอร์ของอุปกรณ์เก็บพลังงานประเภทที่พิจารณาในตารางสรุป:
|
พิมพ์ อุปกรณ์เก็บพลังงาน |
ลักษณะประสิทธิภาพโดยประมาณ |
ปริมาณที่เก็บไว้ |
พลังงานจำเพาะ (ต่อหน่วยมวลของอุปกรณ์), kJ/kg |
โหลดสูงสุดเมื่อไดรฟ์ทำงานเป็นเวลาหนึ่งชั่วโมง ว |
อายุการใช้งานที่คาดหวัง |
|
ประเภทตัวเก็บประจุ |
ความจุของแบตเตอรี่ 1 F, |
24,2 |
ภายใน 20 |
||
|
ประเภทโคโปร |
น้ำหนักปลาคอปราตัวเมีย 2,000 กิโลกรัม สูงสุด |
0.04 |
อย่างน้อย 20 |
||
|
ประเภทไฮดรอลิกแรงโน้มถ่วง |
มวลของเหลว 8000 กก. ส่วนสูงต่างกัน 10 ม |
0.08 |
อย่างน้อย 20 |
||
|
มู่เล่ |
มู่เล่ทรงกระบอกทำจากเหล็กชั่งน้ำหนัก |
2000 |
อย่างน้อย 20 |
||
|
แบตเตอรี่ตะกั่วกรด |
ความจุแบตเตอรี่ 190 ต่อชั่วโมง, |
3900 |
1080 |
ขั้นต่ำ 3 สูงสุด 5 |
|
|
ประเภทนิวเมติก |
ถังเหล็กที่มีความจุ น้ำหนักถัง 2.5 c แรงดันอากาศอัด 40 |
16000 |
4500 |
อย่างน้อย 20 |
