Табият адамга энергиянын ар кандай булактарын берди: күн, шамал, дарыялар жана башкалар. Бул бекер энергия генераторлорунун кемчилиги - туруктуулуктун жоктугу. Ошондуктан ашыкча энергия болгон мезгилде ал сактоочу түзүлүштөрдө сакталып, убактылуу рецессия мезгилинде сарпталат. Энергияны сактоочу түзүлүштөр төмөнкү параметрлер менен мүнөздөлөт:
- сакталган энергиянын көлөмү;
- анын топтоо жана кайтаруу ылдамдыгы;
- спецификалык тартылуу;
- энергияны сактоо убактысы;
- ишенимдүүлүк;
- өндүрүү жана тейлөө наркы жана башкалар.
Драйвтарды уюштуруунун көптөгөн жолдору бар. Эң ынгайлуулардын бири – бул сактоочу түзүлүштө колдонулган энергиянын түрүнө жараша жана аны топтоо жана кайтаруу ыкмасы боюнча классификациялоо. Энергияны сактоочу түзмөктөр төмөнкү негизги түрлөргө бөлүнөт:
- механикалык;
- термикалык;
- электр;
- химиялык.
Потенциалдуу энергиянын топтолушу
Бул түзмөктөрдүн маңызы түшүнүктүү. Жүк көтөрүлгөндө потенциалдык энергия топтолот, түшүргөндө пайдалуу жумуш аткарат. Дизайн өзгөчөлүктөрү жүктүн түрүнө жараша болот. Бул катуу, суюк же болушу мүмкүнбош зат. Эреже катары, бул типтеги түзүлүштөрдүн конструкциялары өтө жөнөкөй, демек, жогорку ишенимдүүлүгү жана узак кызмат мөөнөтү. Сакталган энергияны сактоо убактысы материалдардын туруктуулугуна жараша болот жана миңдеген жылдарга жетиши мүмкүн. Тилекке каршы, мындай түзмөктөрдүн энергия тыгыздыгы төмөн.
Кинетикалык энергияны механикалык сактоо
Бул аппараттарда энергия дененин кыймылында сакталат. Адатта бул термелүү же которуу кыймылы.
Термелүү системалардагы кинетикалык энергия дененин кайра кыймылында топтолгон. Энергия дененин кыймылы менен убакыттын өтүшү менен порцияларда берилип, сарпталат. Механизми орнотууда абдан татаал жана каприздуу. Механикалык сааттарда кеңири колдонулат. Сакталган энергиянын көлөмү адатта аз жана ал аппараттын иштөөсүнө гана ылайыктуу.
Гироскоп менен иштеген сактагычтар
Кинетикалык энергиянын запасы айлануучу маховикте топтолгон. Маховиктин салыштырма энергиясы ушуга окшош статикалык жүктүн энергиясынан кыйла ашып кетет. Кыска убакыттын ичинде олуттуу кубаттуулукту алуу же чыгаруу мүмкүн. Энергияны сактоо убактысы кыска жана көпчүлүк конструкциялар үчүн бир нече саат менен чектелет. Заманбап технологиялар энергияны сактоо убактысын бир нече айга чейин жеткирүүгө мүмкүндүк берет. Flywheels шок абдан сезгич болуп саналат. Аппараттын энергиясы анын айлануу ылдамдыгына түздөн-түз көз каранды. Демек, энергиянын топтолушу жана кайтарылышы процессинде маховиктин айлануу ылдамдыгынын өзгөрүүсү болот. Жана сыяктуу жүк үчүнэреже катары, туруктуу, төмөн айлануу ылдамдыгы талап кылынат.
Көбүрөөк перспективдүү түзмөктөр – бул суперфлейбустар. Алар болот лентадан, синтетикалык буладан же зымдан жасалган. Дизайн тыгыз болушу мүмкүн же бош орун бар. Эгерде бош мейкиндик болсо, лентанын катушкалары айлануу перифериясына жылат, маховиктин инерция моменти өзгөрөт, энергиянын бир бөлүгү деформацияланган пружинада сакталат. Мындай түзүлүштөрдө айлануу ылдамдыгы катуу конструкцияларга караганда туруктуураак жана алардын энергияны сарптоосу бир топ жогору. Алар дагы коопсуз.
Заманбап супер маховиктер Kevlar буласынан жасалган. Алар магниттик суспензиядагы вакуумдук камерада айланышат. Энергияны бир нече ай сактай алат.
Эластикалык күчтөрдү колдонуу менен механикалык сактоо
Аппараттын бул түрү чоң энергияны сактоого жөндөмдүү. Механикалык дисктердин ичинен ал бир нече сантиметр өлчөмдөгү түзүлүштөр үчүн эң жогорку энергия сыйымдуулугуна ээ. Айлануу ылдамдыгы өтө жогору болгон чоң маховиктердин энергия мазмуну бир топ жогору, бирок алар тышкы таасирлерге өтө аялуу жана энергияны сактоо убактысы кыскараак.
Жазгы энергияны механикалык сактоо
Энергия сактоочу класстын эң жогорку механикалык күчүн берүүгө жөндөмдүү. Ал пружинанын тартылуу күчү менен гана чектелет. Кысылган булактын энергиясы бир нече ондогон жылдар бою сакталышы мүмкүн. Бирок, улам туруктуу деформация, чарчоо металл, жана пружинанын сыйымдуулугу топтолоттөмөндөйт. Ошол эле учурда, жогорку сапаттагы болот пружиналар, туура иштөө шарттарында, кубаттуулугун байкаларлык жоготуусуз жүздөгөн жылдар бою иштей алат.
Жаз функцияларын каалаган ийкемдүү элементтер аткара алат. Маселен, резина тасмалар масса бирдигине топтолгон энергия жагынан болоттон жасалган буюмдардан ондогон эсе жогору. Бирок каучуктун химиялык картаюудан улам кызмат кылуу мөөнөтү бир нече жылды гана түзөт.
Кысылган газдардын энергиясын колдонуучу механикалык сактагычтар
Бул типтеги түзүлүштө энергия газды кысуу аркылуу сакталат. Ашыкча энергия болгон учурда газ компрессордун жардамы менен цилиндрге басым астында айдалат. Зарылчылыкка жараша кысылган газ турбинаны же электр генераторун айландыруу үчүн колдонулат. Аз кубаттуулуктарда турбинанын ордуна поршендик кыймылдаткычты колдонуу максатка ылайыктуу. Жүздөгөн атмосфералык басымдагы идиштеги газ бир нече жылдар бою, ал эми жогорку сапаттагы арматуралар менен ондогон жылдар бою жогорку өзгөчө энергия тыгыздыгына ээ.
Жылуулук энергиясын сактоо
Олкобуздун территориясынын копчулугу тундук райондордо жайгашкандыктан, энергиянын бир кыйла белугу жылытууга жумшоого аргасыз. Ушуга байланыштуу дискте жылуулукту кармап туруу жана керек болсо ошол жерден алуу маселесин такай чечүү зарыл.
Көпчүлүк учурларда сакталган жылуулук энергиясынын жогорку тыгыздыгына жана аны сактоонун кандайдыр бир олуттуу мезгилине жетишүү мүмкүн эмес. Учурдагы эффективдүү түзүлүштөранын кээ бир өзгөчөлүктөрүнө жана жогорку баасына байланыштуу кеңири колдонууга ылайыктуу эмес.
Жылуулук сыйымдуулугуна байланыштуу сактоо
Бул эң байыркы жолдордун бири. Ал зат ысытылганда жылуулук энергиясынын топтолуу жана муздаганда жылуулук берүү принцибине негизделген. Мындай дисктердин дизайны өтө жөнөкөй. Бул кандайдыр бир катуу заттын бир бөлүгү же суюк муздаткычы бар жабык идиш болушу мүмкүн. Жылуулук энергиясы аккумуляторлорунун иштөө мөөнөтү өтө узун, энергияны топтоо жана чыгаруу циклдеринин дээрлик чексиз саны бар. Бирок сактоо мөөнөтү бир нече күндөн ашпайт.
Электр энергиясын сактоо
Электр энергиясы - азыркы дүйнөдө анын эң ыңгайлуу түрү. Мына ошондуктан электр сактоочу түзүлүштөр кеңири колдонулат жана эң өнүккөн. Тилекке каршы, арзан аппараттардын спецификалык кубаттуулугу аз, ал эми өзгөчө кубаттуулугу жогору болгон аппараттар өтө кымбат жана кыска мөөнөттүү. Электр энергиясын сактоочу түзүлүштөр - конденсаторлор, ионисторлор, батарейкалар.
Конденсаторлор
Бул энергияны сактоонун эң массалык түрү. Конденсаторлор -50дөн +150 градуска чейинки температурада иштөөгө жөндөмдүү. Энергияны топтоо-кайтаруу циклдарынын саны секундасына ондогон миллиарддарды түзөт. Бир нече конденсаторлорду параллелдүү туташтыруу менен сиз керектүү сыйымдуулукту оңой ала аласыз. Мындан тышкары, өзгөрүлмө конденсаторлор бар. Мындай конденсаторлордун сыйымдуулугун өзгөртүү механикалык же электрдик же температура боюнча жүргүзүлүшү мүмкүн. Көбүнчө өзгөрүлмө конденсаторлорду табууга болоттермелүү схемалары.
Конденсаторлор эки класска бөлүнөт - полярдуу жана полярдуу эмес. Полярдык (электролиттик) кызмат мөөнөтү полярдуу эместерге караганда кыскараак, алар тышкы шарттарга көбүрөөк көз каранды, бирок ошол эле учурда алар көбүрөөк өзгөчө кубаттуулукка ээ.
Энергияны сактоочу конденсаторлор анча ийгиликтүү эмес. Алардын кубаттуулугу төмөн жана сакталган энергиянын анча чоң эмес салыштырма тыгыздыгы бар жана аны сактоо убактысы секунддар, мүнөттөр, сейрек сааттар менен эсептелет. Конденсаторлор негизинен электроникада жана электр-энергетикалык инженерияда колдонууну тапты.
Конденсаторду эсептөө, эреже катары, кыйынчылыктарды жаратпайт. Конденсаторлордун ар кандай түрлөрү боюнча бардык керектүү маалыматтар техникалык колдонмолордо берилген.
Ионисторлор
Бул түзмөктөр полярдык конденсаторлор менен батарейкалардын ортосунда аралык позицияны ээлейт. Алар кээде "суперконденсаторлор" деп да аталат. Демек, алар заряд-разряд этаптарынын эбегейсиз көп санына ээ, кубаттуулугу конденсаторлорго караганда чоңураак, бирок кичинекей батарейкаларга караганда бир аз азыраак. Энергияны сактоо убактысы бир нече жумага чейин. Ионисторлор температурага өтө сезгич.
кубаттуу батарейкалар
Электрохимиялык батарейкалар көп энергия сактоо керек болсо колдонулат. Бул үчүн коргошун-кислота приборлору эң ылайыктуу. Алар болжол менен 150 жыл мурун ойлоп табылган. Ошондон бери аккумулятордук түзүлүшкө принципиалдуу жаңы эч нерсе киргизилген жок. Көптөгөн адистештирилген моделдер пайда болду, компоненттердин сапаты бир топ жогорулады,батареянын ишенимдүүлүгү. Белгилей кетчү нерсе, ар кандай өндүрүүчүлөр тарабынан түзүлгөн батареянын түзмөгү ар кандай максаттар үчүн майда-чүйдөсүнө чейин гана айырмаланат.
Электрохимиялык батарейкалар тартылуу жана баштоо болуп бөлүнөт. Тартуу электр транспортунда, үзгүлтүксүз энергия булактарында, электр шаймандарында колдонулат. Мындай батареялар узак бирдей разряд жана анын чоң тереңдиги менен мүнөздөлөт. Стартердик батарейкалар кыска убакыттын ичинде жогорку токту бере алат, бирок терең разряд алар үчүн кабыл алынбайт.
Электрохимиялык батарейкалардын заряд-разряд циклдарынын чектелген саны бар, орточо эсеп менен 250дөн 2000ге чейин. Колдонулбаса дагы, алар бир нече жылдан кийин иштен чыгат. Электрохимиялык батареялар температурага сезгич, кубаттоо үчүн узак убакытты талап кылат жана катуу тейлөөнү талап кылат.
Түзмөктү мезгил-мезгили менен кайра заряддап туруу керек. Унаага орнотулган аккумулятор генератордон кыймылда заряддалат. Кышында бул жетишсиз, муздак аккумулятор зарядды жакшы кабыл албайт, кыймылдаткычты иштетүү үчүн электр энергиясын керектөө көбөйөт. Ошондуктан, батареяны атайын заряддагыч менен жылуу бөлмөдө кошумча заряддоо зарыл. Коргошун-кислота түзүлүштөрүнүн олуттуу кемчиликтеринин бири алардын оор салмагы.
Төмөн кубаттуулуктагы түзмөктөр үчүн батареялар
Эгер аз салмактагы мобилдик түзмөктөр керек болсо, анда батареянын төмөнкү түрлөрүн тандаңыз: никель-кадмий,литий-ион, металл-гибрид, полимер-ион. Алардын өзгөчө кубаттуулугу жогору, бирок баасы бир топ жогору. Алар уюлдук телефондордо, ноутбуктарда, фотоаппараттарда, видеокамераларда жана башка майда аппараттарда колдонулат. Батареялардын ар кандай түрлөрү өз параметрлери боюнча айырмаланат: кубаттоо циклдарынын саны, сактоо мөөнөтү, сыйымдуулугу, өлчөмү ж.б.
Жогорку кубаттуулуктагы литий-иондук батарейкалар электр унааларында жана гибриддик унааларда колдонулат. Алар жеңил салмак, жогорку өзгөчө кубаттуулугу жана жогорку ишенимдүүлүгү болуп саналат. Ошол эле учурда литий-иондук батарейкалар абдан күйүүчү. Тутануу кыска туташуудан, корпустун механикалык деформациясынан же бузулушунан, батареянын заряддоо же разряд режимдерин бузуудан келип чыгышы мүмкүн. Литийдин активдүүлүгү жогору болгондуктан өрттү өчүрүү бир топ кыйын.
Батареялар көптөгөн шаймандардын негизи болуп саналат. Мисалы, телефон үчүн энергияны сактоочу түзүлүш - бул бышык, суу өткөрбөй турган корпуска салынган компакттуу тышкы батарея. Бул уюлдук телефонуңузду кубаттоого же кубаттоого мүмкүндүк берет. Күчтүү мобилдик энергия сактоочу түзүлүштөр каалаган санариптик түзүлүштөрдү, жада калса ноутбуктарды да кубаттоого жөндөмдүү. Мындай түзүлүштөрдө, эреже катары, жогорку кубаттуулуктагы литий-иондук батареялар орнотулган. Үй үчүн энергияны сактоо да батарейкаларсыз толук эмес. Бирок бул алда канча татаал түзүлүштөр. Батареядан тышкары, алар заряддагычты, башкаруу тутумун жана инверторду камтыйт. Түзмөктөр туруктуу тармактан да, башка булактардан да иштей алат. Чыгуу кубаттуулугу орточо 5 кВт.
Дисктерхимиялык энергия
Драйверлердин "күйүүчү" жана "күйүүчү эмес" түрлөрүн айырмалаңыз. Алар атайын технологияларды жана көбүнчө көлөмдүү жогорку технологиялык жабдууларды талап кылат. Колдонулган процесстер энергияны ар кандай формада алууга мүмкүндүк берет. Термохимиялык реакциялар төмөнкү жана жогорку температурада да жүрүшү мүмкүн. Жогорку температуралык реакциялар үчүн компоненттер энергия алуу зарыл болгондо гана киргизилет. Ага чейин өзүнчө, ар кайсы жерде сакталат. Төмөн температурадагы реакциялар үчүн компоненттер адатта бир идиште болот.
Отун менен энергияны сактоо
Бул ыкма толугу менен көз карандысыз эки этапты камтыйт: энергияны топтоо («заряддоо») жана аны колдонуу («заряддоо»). Салттуу отун, эреже катары, чоң өзгөчө энергетикалык кубаттуулугу, узак мөөнөттүү сактоо мүмкүнчүлүгү, жана пайдалануу жеңил. Бирок жашоо бир орунда турбайт. Жаңы технологияларды киргизүү күйүүчү майга болгон талаптарды күчөтөт. Милдет иштеп жаткандарды жакшыртуу жана жаңы, жогорку энергиялуу отундарды түзүү аркылуу чечилет.
Жаңы үлгүлөрдү кеңири жайылтууга технологиялык процесстердин жетишсиз өнүккөндүгү, жумуштагы өрт жана жарылуу коркунучунун жогору болушу, жогорку квалификациялуу кадрларга болгон муктаждык жана технологиянын кымбаттыгы тоскоол болууда.
Отунсуз химиялык энергия сактагыч
Сактоонун бул түрүндө энергия кээ бир химиялык заттарды башкаларына айландыруу аркылуу сакталат. Мисалы, өчүрүлгөн акиташ ысытылганда сөнбөгөн акиташ абалына өтөт. Заряддоодо, сакталган энергияжылуулук жана газ түрүндө бөлүнүп чыгат. акиташ суу менен өчүрүлгөндө дал ушундай болот. Реакция башталышы үчүн, адатта, компоненттерди айкалыштыруу жетиштүү. Негизи, бул термохимиялык реакциянын бир түрү, ал жүздөгөн жана миңдеген градус температурада жүрөт. Ошондуктан, колдонулган жабдуулар алда канча татаал жана кымбат.
