Аккумуляторы: плотность энергии. Аккумулятор энергия


аккумулятор энергии - это... Что такое аккумулятор энергии?

 аккумулятор энергии

Универсальный русско-английский словарь. Академик.ру. 2011.

  • аккумулятор холода
  • аккумулятор ядерной энергии

Смотреть что такое "аккумулятор энергии" в других словарях:

  • Аккумулятор (значения) — Аккумулятор (лат. accumulator собиратель, от лат. accumulo собираю, накопляю) устройство для накопления энергии с целью её последующего использования. Автомобильный аккумулятор аккумуляторная батарея, используемая на автомобильном… …   Википедия

  • АККУМУЛЯТОР — (от лат. accumulare скоплять). Изобретенный В. Армстронгом прибор для накопления электрической энергии. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. АККУМУЛЯТОР Прибор для накопления механической энергии.… …   Словарь иностранных слов русского языка

  • Аккумулятор — У этого термина существуют и другие значения, см. Аккумулятор (значения). Аккумулятор (лат. accumulator собиратель, от лат. accumulo собираю, накопляю) устройство для накопления энергии с целью её последующего использования,… …   Википедия

  • АККУМУЛЯТОР — (от лат. accumulator собиратель) устройство для накопления энергии с целью ее последующего использования. 1) Электрический аккумулятор преобразует электрическую энергию в химическую и по мере надобности обеспечивает обратное преобразование;… …   Большой Энциклопедический словарь

  • аккумулятор — а м. accumulateur, нем. Akkumulator, лат. < accumulator. 1564. Лексис. 1. Стрелецкое войско было единственным социальным фактором способным сыграть роль аккумулятора народных жалоб. Милюков Национализм. // 3 3 178. Аккумулятор и одновременно… …   Исторический словарь галлицизмов русского языка

  • АККУМУЛЯТОР — (от латинского accumulator собиратель), устройство для накопления энергии с целью ее последующего использования. 1) Электрический аккумулятор гальванический элемент многоразового использования; преобразует электрическую энергию в химическую и… …   Современная энциклопедия

  • Аккумулятор — (от латинского accumulator собиратель), устройство для накопления энергии с целью ее последующего использования. 1) Электрический аккумулятор гальванический элемент многоразового использования; преобразует электрическую энергию в химическую и… …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

  • АККУМУЛЯТОР — АККУМУЛЯТОР, аккумулятора, муж. (лат. accumulator собиратель). 1. Прибор, заряженный электричеством и служащий источником электрического тока (физ.). 2. Вообще прибор для накопления энергии (тех.). Гидравлический аккумулятор. Паровой аккумулятор …   Толковый словарь Ушакова

  • Аккумулятор холода — Аккумулятор холода  устройство, позволяющее запасать холод. Представляет собой контейнер, заполненный веществом с большой теплоёмкостью. Аккумуляторы холода применяются к …   Википедия

  • АККУМУЛЯТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ — прибор для накопления и сохранения электр. энергии постоянного тока, вырабатываемой другим источником с целью дальнейшего ее использования. Действие А. э. основано на преобразовании электр. энергии в хим. (процесс, наз. зарядом), к рая в… …   Технический железнодорожный словарь

  • АККУМУЛЯТОР — устройство для накопления энергии с целью её дальнейшего использования. В зависимости от вида накапливаемой энергии различают электрические, инерционные, гидравлические, пневматические и тепловые А …   Большая политехническая энциклопедия

universal_ru_en.academic.ru

Аккумулятор - источник энергии - MoiKompas.ru

Первое и, пожалуй, главное: на аккумуляторе обязательно должны быть указаны страна-изготовитель и выпускающий завод, лучше если с адресом. К каждой батарее должен прилагаться технический паспорт, а вот наличие инструкции необязательно. Это связано с тем, что на Западе аккумуляторы почти не продают в розницу, их устанавливают специалисты на сервисных станциях. Третье — качественный аккумулятор немыслим без качественного корпуса, хороших пробок и гладких выводных клемм, нередко смазанных технической защитной смазкой от окисления и накрытых сверху цветными пластмассовыми колпачками.

Напряжение на клеммах приобретаемой батареи должно быть не менее 12,5 вольт. Плотность во всех 6-ти банках не менее 1,25 г/см3 (см. таблицу зависимости плотности электролита от температуры на стр. 25) и одинаковой во всех банках. Если же замер плотности в магазине связан с определенными трудностями, можно ограничиться измерением напряжения вольтметром. Оно должно быть не ниже 12,5 вольт. При имитации стартерного разряда нагрузочной вилкой (ток около 160 А) напряжение батареи на протяжении 5-8 с должно оставаться в пределах 10,5-11 вольт.

Маркировка аккумулятора должна иметь ссылку на стандарт (DIN, SAE, EN , ГОСТ или другие). В маркировке по стандарту SAE не указывается значение емкости в ампер-часах (Ач). Указание емкости в Ач в стандарте SAE — косвенный признак подделки. Большинство фирм-изготовителей кодирует дату выпуска АКБ. Современные необслуживаемые батареи допускают достаточно длительное хранение без существенной потери своих потребительских свойств, поэтому дата изготовления менее актуальна. Тем не менее не стоит покупать АКБ более полугода пролежавшую на складе.

Основными параметрами для выбора АКБ являются:

- электрическая (номинальная) емкость, Ач; - полярность; - пусковой ток, А; - размеры корпуса АКБ.

Для пуска автомобильного двигателя от АКБ требуется как необходимый запас энергии — достаточная электрическая емкость, так и высокая мощность при разряде.

Электрическая емкость характеризует количество электричества, которое способна отдать АКБ при длительном режиме разряда.

Номинальная электрическая емкость — это емкость 20-часового разряда АКБ. Именно она указана на этикетке АКБ. Для определения номинальной емкости батарею непрерывно разряжают при температуре 25°С током, равным 0,05С20 (0,05 от величины номинальной емкости) до того момента, как напряжение на клеммах 12-вольтовой батареи не снизится до 10,5 В. Например, для АКБ емкостью 60 Ач ток разряда составляет 3 А.

Не следует брать новую АКБ с меньшей электрической емкостью, чем рекомендуется для данного типа автомобиля. Дело в том, что при некоторых режимах работы двигателя (холостой ход) и малых дневных пробегах автомобиля, АКБ «помогает» генератору питать включенные потребители. При малой собственной электрической емкости глубина разряда при этом может достигать 40-50%, что приведет к снижению работоспособности АКБ в режиме пуска двигателя. Повторяющиеся глубокие разряды приведут к сокращению ресурса АКБ.

Таким образом, каждому типу автомобиля необходимо подбирать аккумулятор определенной емкости.

Пусковой ток указывается в соответствии с емкостью для каждого типа АКБ и используется для тестирования на соответствие стандарту. Пусковой ток новой батареи должен быть не ниже, чем у старой (заменяемой), при этом для автомобилей с большим энергопотреблением следует применять АКБ с большими значениями пусковых токов, например АКБ «Зверь». Выбор АКБ по габаритным размерам и полярности определяется отличительными особенностями автомобиля (площадка под АКБ, длина проводов). Полярность прямая, когда клемма «минус» справа, обратная, когда клемма «плюс» справа.

Итак, выбирая аккумулятор, надо учитывать величину пускового тока, значение электрической емкости, расположение полюсных выводов, габаритные размеры (в основном по длине), и способ крепления АКБ и, естественно, репутацию торговой марки и производителя.

Схема подбора по емкости аккумуляторов АкТех™ и Зверь™ рекомендуемых для всех типов автомобилей и тяжелой техники, однако, лучшей рекомендацией является емкость, указанная в документации автомобиля.

moikompas.ru

ионисторы, гидравлические, химические, пневматические и другие.

Цепочка технологического цикла производства электроэнергии с необходимостью включает такое звено, как накопитель (аккумулятор). В традиционных способах генерации электроэнергии энергетические запасы накапливаются в предварительном, «не электрическом» виде, и это звено – накопитель энергии, находится непосредственно перед электрогенератором.

Водохранилище гидроэлектростанции призвано накапливать потенциальную энергию речной воды в гравитационном поле Земли, поднимая ее на некоторую высоту при помощи плотины. Тепловая электростанция аккумулирует в своих хранилищах необходимые для бесперебойной работы запасы твердого или жидкого топлива, либо осуществляет поставку по трубопроводу природного газа, теплотворная способность которого гарантирует требуемый запас энергии. Стержни реакторов атомных электростанций представляют собой запас ядерного топлива, обладающего определенным ресурсом доступной для использования ядерной энергии.

Режим постоянной мощности доступен для всех приведенных типов генераторов электроэнергии. Количество производимой энергии регулируется при этом в широких пределах в зависимости от уровня насущного энергопотребления. Альтернативные источники (энергия ветра, приливов, геотермальных источников, солнечная энергия) не могут обеспечить гарантированную постоянную мощность генератора на требуемом в данный момент уровне. Накопитель, поэтому, является здесь не столько хранилищем ресурсов, сколько демпфирующим устройством, делающим энергопотребление менее зависимым от колебаний мощности источника . Энергия источника аккумулируется в накопителе, а позже расходуется, по мере надобности, в виде электрической энергии. При этом ее цена во многом зависит от стоимости накопителя.

Характерной чертой накопителя в альтернативных источниках энергии является еще и то, что аккумулированная в нем энергия может расходоваться на другие цели. Так, например, при их помощи могут быть генерированы сильные и сверхсильные магнитные поля.

Принятые в физике и энергетике единицы измерения энергии и соотношения между ними: 1 кВт • ч , или 1000 Вт • 3600 с – то же, что и 3.6 МДж. Соответственно 1 МДж эквивалентен 1/3,6 кВт • ч , или 0.278 кВт • ч

Некоторые распространенные накопители энергии:

Сразу оговоримся: приведенный обзор - не полная классификация применяемых в энергетике накопителей, помимо рассматриваемых здесь существуют тепловые, пружинные, индукционные, многообразные иные типы накопителей энергии.

1. Накопитель конденсаторного типа

Аккумуляторы различных видов

Энергия, запасенная конденсатором емкостью 1 Ф при напряжении 220 В , составляет: E = CU2 /2 = 1 • 2202 /2 кДж = 24 200 Дж = 0,0242 МДж ~ 6.73 Вт • ч. Масса одного такого электролитического конденсатора может достигать 120 кг. Приходящаяся на единицу массы удельная энергия оказывается равной чуть более 0,2 кДж/кг. Часовая работа накопителя возможна при нагрузке в пределах 7 Вт. Электролитические конденсаторы могут прослужить до 20 лет. Ионисторы (суперконденсаторы) имеют большую плотность энергии и мощности (порядка 13 Вт • ч /л = 46,8 кДж/л и до 6 кВт/л соответственно) , при ресурсе около 1 млн. циклов подзарядки. Неоспоримым достоинством конденсаторного накопителя является возможность использования аккумулированной энергии за краткий промежуток времени.

2. Накопители гравитационного типа

Аккумуляторы различных видов

Накопители энергии копрового типа запасают энергию при подъеме бабы копра массой 2т и более на высоту около 4 м. Движение подвижной части копра высвобождает потенциальную энергию тела, сообщая ее электрогенератору. Количество произведенной энергии E = mgh в идеальном случае (без учета потерь на трение) составит ~ 2000 • 10 • 4 кДж = 80 кДж ~ 22,24 Вт • ч. Приходящаяся на единицу массы бабы копра удельная энергия оказывается равной 0.04 кДж/кг. В течение часа накопитель способен обеспечить нагрузку до 22 Вт. Ожидаемый срок службы механической конструкции превосходит 20 лет. Накопленная телом в гравитационном поле энергия также может быть израсходована в короткий промежуток времени, что является достоинством данного варианта.

Гидравлический накопитель использует энергию воды (массой порядка 8-10 т) накачанной из колодца в емкость водонапорной башни. В обратном движении под действием силы тяжести вода вращает турбину электрогенератора. Обычный вакуумный насос без проблем позволяет закачать воду на высоту до 10 м. Запасенная при этом энергия E = mgh ~ 10000 • 8 • 10 Дж = 0,8 МДж = 0.223 кВт • час. Приходящаяся на единицу массы удельная энергия оказывается равной 0.08 кДж/кг. Нагрузка, обеспечиваемая накопителем в течение часа, находится в пределах 225 Вт. Накопитель может прослужить от 20 лет и дольше. Ветряной двигатель может напрямую приводить в действие насос (без преобразования энергии в электрическую, что сопряжено с определенными потерями), вода в емкости вышки при необходимости может быть использована в иных нуждах.

3. Накопитель на основе маховика

Аккумуляторы различных видов

Кинетическая энергия вращающегося маховика определяется следующим образом: E = J w2/2, под J подразумевается собственный момент инерции металлического цилиндра (так как он вращается вокруг оси симметрии), w – угловая скорость вращения.

При радиусе R и высоте H цилиндр имеет момент инерции:

J = M R^2 /2 = pi * p R^4 H/2

где p - плотность металла - материала цилиндра, произведение pi* R^2 H – его объем.

Максимально возможная линейная скорость точек поверхности цилиндра Vmax (составляет порядка 200 м/с для стального маховика).

Vmax = wmax*R, откуда wmax = Vmax/R

Максимально возможная энергия вращения Emax = J wmax^2/2 = 0.25 pi*p R2^2 H V2max = 0.25 M Vmax^2

Приходящаяся на единицу массы энергия составляет: Emax/M = 0.25 Vmax^2

Удельная энергия в случае, если цилиндрический маховик сделан из стали, составит около 10 кДж/кг. Маховик массой 200 кг (с линейными размерами H = 0.2 м, R = 0.2 м) запасает энергию Emax = 0.25 • pi • 8000 • 0.22 • 0.2 • 2002 ~ 2 МДж ~ 0.556 кВт • ч. Максимальная нагрузка, обеспечиваемая накопителем-маховиком в течение часа не превосходит 560 Вт. Маховик вполне может прослужить 20 лет и более. Достоинства: быстрое высвобождение накопленной энергиии, возможность значительного улучшения характеристик путем подбора материала и изменения геометрических характеристик маховика.

4. Накопитель в виде химической аккумуляторной батареи (свинцово-кислотной)

Аккумуляторы различных видов

Классическая аккумуляторная батарея, имея емкость 190 А • ч при напряжении на выходе 12 В и 50 % разрядке способна выдавать ток порядка 10 А в течение 9 часов. Высвобождаемая энергия составит 10 А• 12 В • 9 ч = 1.08 кВт • ч , или, приблизительно, 3.9 МДж за один цикл. Приняв массу батареи равной 65 кг, имеем удельную энергию 60 кДж/кг. Максимальная нагрузка, которую аккумулятор способен обеспечивать в течение часа не превосходит 1080 Вт. Гарантийный срок службы для качественной аккумуляторной батареи находится в пределах 3 - 5 лет, в зависимости от интенсивности эксплуатации. От аккумуляторной батареи возможно непосредственно получать электроэнергию с выходным током, достигающим тысячи ампер, при выходном напряжении 12 В, соответствующем автомобильному стандарту. С аккумулятором совместимы множество устройств, рассчитанных на постоянное напряжение 12 В, доступны преобразователи 12/220 В различные по мощности на выходе.

5. Накопитель пневматического типа

Аккумуляторы различных видов

Воздух, закачанный в резервуар из стали объемом 1 кубометр до давления 40 атмосфер, совершает работу в условиях изотермического расширения. Работа A, совершаемая идеальным газом в условиях T=const, определяется согласно формуле:

A = (M / mu ) R T ln (V2 / V1 )

Здесь M - масса газа, mu – масса 1 моля того же газа, R = 8,31 Дж/(моль • К), T - температура, рассчитанная по абсолютной шкале Кельвина,V1 и V2- начальный и конечный объем, занимаемый газом (при этом V2 / V1 = 40 при расширении до атмосферного давления внутри резервуара). Для изотермического расширения справедлив закон Бойля-Мариотта: P1V1 = P2 V2 . Примем T = 298 0K (250С) Для воздуха M / mu ~ 40 : 0.0224 = 1785,6 молей вещества, газ совершает работу А= 1785,6 • 8.31 • 298 • ln 50 ~ 16 МДж ~ 4.45 кВт • ч за цикл. Стенки резервуара, рассчитанные на давление в 40-50 атмосфер, должны иметь толщину как минимум 5 мм, в связи с чем масса накопителя окажется порядка 250 кг. Запасенная данным пневматическим накопителем удельная энергия окажется равной 64 кДж/кг. Предельная мощность, обеспечиваемая пневматическим накопителем в течение часа работы, составит 4,5 кВт. Гарантированный срок службы, как и у большинства накопителей, основанных на выполнении механической работы их конструктивными частями, составляет от 20 лет. Преимущества данного типа накопителя: возможность расположения резервуара под землей; резервуаром может служить стандартный газовый баллон с использованием соответствующего оборудования, ветродвигатель способен непосредственно передавать движение насосу компрессора. Кроме того, многие устройства напрямую используют аккумулированную энергию сжатого в резервуаре воздуха.

Приведем параметры рассмотренных типов накопителей энергии в сводной таблице:

Тип

накопителя энергии

Расчетные рабочие характеристики

Величина запасеннойэнергия, кДж

Удельная энергия (на единицу массы устройста), кДж/кг

Предельная нагрузка при работе накопителя в течении часа,

 Вт

Ожидаемый срок службы,в годах

Конденсаторного типа

емкость батареи 1 Ф,напряжение 220 В, масса 120 кг

24,2

0,2

7

в пределах 20

Копрового типа

масса бабы копра 2000 кг, максимальныйподъем 4 м

80

0.04

22

не менее 20

 

Гравитационный гидравлического типа

масса жидкости 8000 кг, разница в высотах 10 м

800

0.08

225

не менее 20

Маховик

цилиндрический маховик из стали массой200 кг, радиус 0,2 м,толщина 0,2 м

2000

10

560

не менее 20

Аккумулятор свинцово-кислотный

емкость батареи 190 А · час, напряжение на выходе12 В,масса батареи 60 кг

3900

60

1080

минимум 3 максимум 5

Пневматического типа

резервуар из стали емкостью1 м3,

масса резервуара 2,5ц давление сжатого воздуха 40атмосфер

16000

64

4500

не менее 20

alternativenergy.ru

Аккумуляторы: плотность энергии

ПоршеньАвтор: Юлиюс Мацкерле (Julius Mackerle)Источник: «Современный экономичный автомобиль» [1]Количество просмотров 9464 Количество комментариев 0

Масса и размеры резервуара, бака или аккумулятора с энергоносителем, используемым для привода автомобиля, не должны быть большими. С этой точки зрения, наиболее удобны бензин и дизельное топливо. Но после исчерпания запасов ископаемого топлива заменить их источниками энергии с такими же массогабаритными параметрами будет очень трудно. Известные в настоящее время аккумуляторы не удовлетворяют многим современным требованиям, поэтому ведется интенсивный поиск их новых видов, однако достигнутые результаты являются пока малообещающими.

Хотя атомная энергия обладает наибольшей плотностью, способы ее высвобождения очень сложны, а обеспечение защиты от вредного влияния радиоактивного излучения в небольших установках настолько затруднительно, что все преимущества первоначального источника энергии обесцениваются, так как сами установки отличаются чрезвычайной сложностью, большими размерами и массой.

Разумеется, полностью отрицать возможность прямого использования атомной энергии для привода автомобиля нельзя, однако полученные в настоящее время результаты не дают достаточного стимула для продолжения поисков. Преобразование тепловой энергии ядерного излучения в электрическую для транспортных средств наиболее приемлемо, но пока это осуществимо только на стационарных атомных электростанциях [2]. Ниже приведена плотность энергии, запасаемой в различных аккумуляторах.

Плотность энергии в различных аккумуляторах Тип аккумулятораПлотность энергии, Вт∙ч/кг
Маховик из стали20—40
Маховик из материала «Кевлар»70—120
Свинцовый30—35
Никель-кадмиевый40—60
Никель-металл-гидридный60—80
Серебряно-цинковый100
Литий-ионный100—150
Литий-полимерный150—200
Тепловой LiF470
Гидрид FeTi470
Гидрид NiMg940
Гидрид Mgh3 (5 % h3)1800
Водород33000
Бензин11000

Относительно высокой плотностью энергии обладает тепловой аккумулятор на фтористом литии LiF, который удалось применить, например, в двигателе Стирлинга. В отличие от электрических аккумуляторов тепловой аккумулятор имеет длительный срок службы.

Последнее обновление 13.06.2012Опубликовано 08.06.2012

Читайте также

  • ПоршеньПриродные заменители нефтяных топлив

    Постоянный рост потребности в бензине и дизельном топливе, а также данные исследований о запасах нефти привели к выводу, что уже в ближайшем, будущем спрос на нефть будет превышать ее добычу и возможно возникновение критической ситуации.

Сноски

  1. ↺ Мацкерле Ю. Современный экономичный автомобиль/Пер. с чешск. В. Б. Иванова; Под ред. А. Р. Бенедиктова. - М.: Машиностроение, 1987. - 320 с.: ил.//Стр. 299 - 301 (книга есть в библиотеке сайта). – Прим. icarbio.ru
  2. ↺ Этот способ преобразования энергии применяется также в больших судовых энергетических установках. – Прим. ред. А. Р. Бенедиктова

Комментарии

icarbio.ru


Смотрите также