Что такое энергоаккумулятор: Как устроен энергоаккумулятор?

Пневматическая тормозная система (ТС) имеет ряд преимуществ по сравнению с широко распространенной гидравлической. Сжатый воздух не обязательно запасать, высокое давление в тормозных камерах (ТК) создается с помощью компрессора постоянно – стоит только завести двигатель. Но как быть, если мотор надо выключить? В этом случае давление тут же упадет и, без принятия специальных мер, тормозные колодки немедленно отожмутся. Предотвратить это помогает специально разработанное устройство, сохраняющее прижимное усилие на колодках при остановленном двигателе.

Следует сказать, что энергоаккумуляторы должны быть достаточно мощными, чтобы обеспечивать гарантированное торможение автобусов и таких большегрузных автомобилей, как КАМАЗ, МАЗ, ЗИЛ, МАН, а также подобных им тяжелых грузовиков. Эксплуатация этих машин часто осуществляется в экстремальных условиях и именно поэтому надежности данного изделия уделяется так много внимания. Тем более что тормозная система подвержена воздействию ряда факторов, влияющих на продолжительность и безаварийность эксплуатации:

высокие механические нагрузки;
повышенная вибрация;
вода и агрессивные реагенты;
пыль и грязь.

Все это является причиной ускоренного износа деталей и существенно уменьшает срок службы всего блока в целом.

Принцип, на котором функционирует блок, фактически един для всех разновидностей, выпускаемых множеством производителей, будь то задний энергоаккумулятор тормозной системы какой-либо модели КАМАЗ или энергоаккумулятор на полуприцеп грузовой автомашины ЗИЛ. Он не зависит от типа ТК, и с одинаковым успехом применяется для деталей, оснащенных поршнем, и для таких, в которых применяется диафрагма.

Блок представляет собой герметичный стальной стакан с поршнем и мощной пружиной, которая может сжиматься и разжиматься в зависимости от повышения или снижения давления в ТС. При отключенном двигателе давление в подпоршневой камере снижается до атмосферного, в результате чего пружина распрямляется и давит на подпятник, который через мембрану ТК и через шток зажимает тормозные колодки. То есть, в нерабочем состоянии тормоза всегда включены, так как для отжатия пружины аккумулятора в подпоршневой камере необходимо создать повышенное давление, которое можно получить только при заведенной силовой установке. Такая логика работы предотвращает случайное самопроизвольное перемещение транспортного средства и обеспечивает безопасность участников дорожного движения.

Каждый владелец автобуса или грузового автомобиля хочет, чтобы его машина приносила прибыль. Это возможно только в том случае, когда ресурсы, используемые для поддержания рабочего состояния транспортного средства меньше, чем приносимая им выгода. Если в финансах особых ограничений нет, то всю работу по ремонту и обслуживанию можно доверить сторонней организации или собственным мастерам.

Но если можно сэкономить, то почему бы этого не сделать? Рациональному расходованию имеющихся в наличии денежных средств будет способствовать понимание того, что в зависимости от компании, продающей энергоаккумулятор, цена может существенно отличаться. Есть различия в конструкции, по которым энергоаккумуляторы можно условно разделить на два вида:

С камерой в сборе.
Тормозная камера, выполненная в виде отдельного модуля.

И тот и другой вариант пользуется спросом, но есть некоторые особенности. Прежде всего, объединение в едином узле с тормозной камерой упрощает установку на машину. Но его стоимость будет, естественно, выше. Зато одновременно с обновлением энергоаккумулятора автомобиль получает новую ТК, что благотворно сказывается на общем техническом состоянии.

Энергоаккумулятор, изготовленный как отдельный узел, может устанавливаться совместно с различными ТК. Это удобно, так как дает возможность немного сэкономить, а большая универсальность устройства позволит владельцу автопарка, в котором имеется, например, МАН, МАЗ, ЗИЛ и КАМАЗ установить его при необходимости на любую из них. С одной стороны это положительный момент, так как иногда можно даже несколько улучшить функционирование стояночного и вспомогательного тормоза. Но в то же время придется учесть массу нюансов, что повышает вероятность ошибки.

Изделия первого типа заранее подобраны по характеристикам для наиболее эффективного взаимодействия и обеспечения прогнозированного срока эксплуатации. Второй тип обойдется дешевле на первых порах, но как в дальнейшем поведет себя эта связка, может сказать только специалист, имеющий соответствующий опыт их совместного использования. Тем не менее, купить энергоаккумулятор отдельно от ТК стоит именно из-за того, что его можно использовать для срочного ремонта различных автомашин. Он более универсален, чем весь узел в сборе.

Выбор энергоаккумулятора в комплекте с ТК требует знания особенностей выпускаемых разновидностей. Обычно, их различают по размерам диафрагмы тормозной камеры и поршня энергоаккумулятора. Например, тип 24/30 означает, что значение эффективной площади диафрагмы ТК составляет 24 квадратных дюйма, а площадь поршня энергоаккумулятора – 30 кв. дюймов. Отличаются также габариты, поэтому не каждый узел можно поставить на любой автомобиль. И надо помнить, что разные изделия рассчитаны на разные нагрузки, поэтому один и тот же модуль будет служить разное время на различных машинах.

Усовершенствованный энергоаккумулятор «БелАвтоКомплект» — экономия на обслуживании до 20%!

 В декабре 2014 года компания «БелАвтоКомплект» произвела технологическую модернизацию тормозных камер с пружинным энергоаккумулятором. Данное улучшение позволит потребителям экономить до 20% бюджета на техническом обслуживании и ремонте узла в течении всего срока эксплуатации за счет увеличенной надежности и износоустойчивости изделия. Улучшенные энергоаккумуляторы уже поступили на склад российского представительства «БелАвтоКомплект» в Санкт-Петербурге и доступны для заказа.

 Но обо всём по порядку. Начнем с того, что такое тормозные камеры с энергоаккумулятором, для чего они нужны и почему так важны для безопасности грузового автомобиля на дороге.

 Исправность тормозной системы грузового автомобиля — обязательное условие безопасной эксплуатации. Одной из необходимых и важных деталей системы тормозов любого грузовика имеющего пневматический привод тормоза является энергоаккумулятор.

 Тормозная камера с пружинным энергоаккумулятором предназначена для приведения в действие тормозных механизмов колес задней тележки. Энергоаккумулятор устанавливается на тормозной камере и крепится к ней болтами. Состоит из цилиндра, поршня, силовой пружины, толкателя, подпятника, винта механического растормаживания с упорным подшипником, дренажной трубки, уплотнений и деталей крепления.

 В целом, устройство данного агрегата достаточно простое, и в то же время позволяет ему выполнять свою функцию эффективного торможения. Именно по этому, тормозные камеры с энергоаккумулятором так широко распространены и применяются на подавляющем большинстве современных грузовых автомобилей. Но, как и любой механизм, они не лишены недостатков и требуют ремонта и периодического технического обслуживания, которое, с учетом специфики сервиса грузового транспорта, требует немалых временных и финансовых затрат.

 В процессе эксплуатации в энергоаккумуляторе изнашиваются и выходят из строя уплотнения поршня в цилиндре и трубы толкателя в корпусе, что ведет к притормаживанию автомобиля и как следствие к увеличению расхода топлива и износу тормозного механизма. Постоянному воздействию внешней среды подвергается корпус (цилиндр) энергоаккумулятора и пневмопроводы. При обрыве пневмопроводов, подводящих сжатый воздух в энергоаккумуляторы, происходит срабатывание стояночного тормоза во время движения, что может привести к возникновению аварийной ситуации и дорожно-транспортному происшествию. А ДТП с участием большегруза может иметь очень тяжелые последствия.

 Компания «БелАвтоКомплект», являясь производителем современных высококачественных запасных частей для грузовиков, осознает свою ответственность за безопасность потребителей, выбравших для своего автомобиля нашу продукцию, и постоянно проводит технологические изыскания с целью улучшения потребительских и технических качеств своих товаров, увеличения их надежности и продления срока эксплуатации. В отношении деталей тормозной системы аспектам надежности и безопасности уделяется особое, повышенное внимание.

 В тестовых лабораториях «БелАвтоКомплект» постоянно проходят плановые ходовые и стендовые испытания тормозных камер с энергоаккумулятором. Результаты последних тестов показали, что в целом тормозная камера данной конструкции полностью соответствует заявленным техническим и потребительским характеристикам и может эффективно и безопасно выполнять свою функцию, но, при этом, имеет «слабое звено» которое уменьшает рабочий срок эксплуатации изделия, особенно в климатических условиях Российской Федерации.

 Суть выявленного недостатка в следующем: между корпусом энергоаккумулятора и штоком толкателя существует технологический зазор, необходимый для свободного перемещения толкателя внутрь камеры и обратно. На тормозных камерах стандартной конструкции данный зазор изолируется от загрязнения и попадания посторонних элементов резиновым пыльником, надевающимся на шток толкателя и примыкающим к корпусу энергоаккумулятора снаружи.

 В ходе анализа данных, полученных при проведении испытаний тормозных камер с энергоаккумулятором, было установлено, что около 41,5% всех неисправностей возникающих в изделии так или иначе связано с износом этого пыльника и попаданием посторонних загрязнителей, в том числе и жидкой воды, внутрь корпуса детали. Не последнюю роль в столь высоком удельном весе данного типа неисправностей играют не самые простые климатические и дорожные условия на территории нашей страны и стран СНГ.

 Руководству конструкторского бюро «БелАвтоКомплект» была поставлена задача данную уязвимость устранить; сделать изделие более высокого качества, более безопасное и надёжное. В результате было найдено решение, позволяющее минимизировать ущерб от попадания в корпус камеры загрязнения через вышеуказанный технологический зазор.

 Так как сам зазор устранить не возможно, было решено улучшить его герметизацию, для чего была разработана специальная резиновая втулка и металлическая пружина. Втулка монтируется внутри корпуса энергоаккумулятора и надёжно герметизирует зазор. При этом сама втулка подпружинена изнутри специальной пружиной, что с одной стороны не позволяет ей смещаться внутрь корпуса вместе с ходом штока, а с другой стороны эффективно поджимает уплотнитель к зазору и компенсирует истончение уплотнительного материала при обычном рабочем износе.

 Выпадение уплотнительной втулки наружу корпуса исключается её особой формой. Сама втулка изготавливается из специальной силикатной резины с повышенными показателями устойчивости к трению и повышенным температурам. Таким образом, воздействие внешней среды на уплотнительное изделие максимально минимизировано, при этом качество герметизации технологического зазора существенно повышено.

 Система уплотнения рассчитана таким образом, что герметизирующая втулка и пружина не требуют замены в течении всего срока эксплуатации энергоаккумулятора.

 Расчеты показывают, что данное усовершенствование конструкции тормозной камеры с энергоаккумулятором позволяет повысить надёжность узла и сократить вероятность возникновения неисправности не менее чем на 30%. Кроме того, более не требуется замена пыльника в ходе эксплуатации, что в совокупности сокращает затраты на ремонт и техническое обслуживание узла на 20% в течении всего срока эксплуатации изделия. Проведённые лабораторные испытания обновленной тормозной камеры полностью подтверждают расчетные данные.

 При этом нам удалось добиться минимального изменения себестоимости производства обновленных тормозных камер с энергоаккумулятором, а так же оставить без изменения и отпускные цены для сети дистрибуции.

 Таким образом, компания «БелАвтоКомплект» в очередной раз подтверждает свою приверженность интересам потребителей, заботу о безопасности эксплуатации грузового коммерческого транспорта и бескомпромиссное следование своему главному принципу: под торговой маркой «БелАвтоКомплект» могут выпускаться только безупречно качественные и действительно полезные людям товары.

 «Мы в «БелАвтоКомплект» считаем, что каждый грузовой автомобиль на российских дорогах должен быть надёжен и безопасен независимо от возраста, и потому, и в дальнейшем продолжим совершенствовать товары собственного производства с целью повышения их надёжности и эффективности. Потребители, выбравшие для своей машины запасные части и аксессуары нашей торговой марки могут быть абсолютно уверены что они не подведут в любой ситуации на дороге.»

Генеральный директор «БелАвтоКомплект»

Стукалов В. В.

Тормозная камера барабанного клинового тормоза

Назначение:

Тормозная камера барабанного клинового тормоза с энерго-аккумулятором выполняет две функции: рабочего тормоза и стояночного тормоза. Рабочий тормоз срабатывает путем подачи сжатого воздуха на диафрагму рабочей камеры, которая толкает шток. Стояночный тормоз срабатывает посредством выпуска воздуха из энергоаккумулятора и использования силовой пружины.

Старение и износ внутренних резиновых элементов (диафрагмы, уплотнения, колпачка, колена, уплотнительного кольца и т.д.).

Попадание в камеру посторонних частиц.

Это может привести к невозможности движения из-за неправильной работы или прихватывания тормоза вследствие утечки воздуха. Прихватывание тормозов может привести к перегреву тормозного барабана и возгоранию автомобиля.

Получаем знания

Во время обычной езды сжатый воздух из клапана стояночного тормоза сжимает пружину в указанном выше положении, удерживая тормоз в свободном состоянии. При нажатии на педаль тормоза сжатый воздух из клапана тормоза посредством диафрагмы камеры толкает шток вправо, приводя в движение рабочий тормоз.

При установке рычага клапана стояночного тормоза в положение “Parking” (Стояночный тормоз) сжатый воздух из энергоаккумулятора выпускается, силовая пружина толкает шток, приводя в движение стояночный тормоз.

Устройство тормозной камеры

Мембранные тормозные камеры предназначены для преобразования энергии сжатого воздуха в работу по приведению в действие тормозных механизмов.

Полость над мембраной 3 через резьбовой штуцер 1 в крышке 2 соединена с подводящей магистралью рабочей тормозной системы. Мембрана зажата между корпусом камеры 8 и крышкой 2 стяжным хомутом 6, состоящим из двух полуколец. Полость под мембраной соединена с окружающей средой через дренажные отверстия, выполненные в корпусе камеры. Камера прикреплена к кронштейну двумя болтами 13, приваренными к фланцу, который вставлен в корпус камеры изнутри и прижат к дышлу корпуса возвратной пружиной 5.

При торможении, т. е. при подаче сжатого воздуха через ввод I, мембрана прогибается, воздействует на диск 4 и перемещает шток 7, который поворачивает регулировочный рычаг тормозного механизма вместе с разжимным кулаком. Кулак прижимает колодки к тормозному барабану с силой, пропорциональной давлению поданного в тормозную камеру сжатого воздуха.

При растормаживании, т. е. при выпуске воздуха из камеры, под действием пружины 5 диск со штоком и мембраной возвращаются в исходное положение. Регулировочный рычаг с кулаком и колодками под действием стяжных пружин тормозного механизма возвращается в расторможенное положение.

1 — штуцер;

2 — крышка корпуса;

3 — мембрана;

4 — опорный диск;

5 — возвратная пружина;

6 — хомут;

7 — шток;

8 — корпус камеры;

9 — кольцо;

10 — контргайка;

11 — защитный чехол;

12 — вилка;

13 — болт;

  I — ввод

Мембранная тормозная камера

Тормозная камера с энергоаккумулятором состоит из двух частей: мембранной бесфланцевой тормозной камеры и пружинно-пневматического цилиндра. Мембранная камера выполняет функции исполнительного органа рабочей тормозной системы, а пружинный энергоаккумулятор в зависимости от управления может быть исполнительным органом: а) запасного тормоза — при регулируемом выпуске сжатого воздуха из-под пружины с помощью крана со следящим действием; б) стояночного тормоза — при нерегулируемом выпуске сжатого воздуха из-под пружины без следящего действия.

При включении рабочей тормозной системы тормозные механизмы приводятся в действие штоками 10 мембранных тормозных камер, устройство и принцип работы которых практически не отличаются от передних тормозных камер.

При включении стояночной тормозной системы сжатый воздух выпускается из полости A под поршнем 6. Поршень под действием силовой пружины 7 движется вниз и перемещает толкатель 4, который через подпятник 9 воздействует на мембрану 3 и шток тормозной камеры, в результате чего происходит торможение автомобиля.

При выключении стояночной тормозной системы сжатый воздух подается под поршень 6, который вместе с толкателем перемещается вверх, сжимая пружину и давая возможность штоку тормозной камеры под действием возвратной пружины 1 вернуться в исходное положение.

Тормозная камера с пружинным энергоаккумулятором

1, 7 — пружины; 2 — диск; 3 — мембрана; 4 — толкатель;

5 — цилиндр; 6 — поршень; 8 — болт; 9 — подпятник; 10 — шток

При торможении запасной системой воздух из цилиндров энергоаккумуляторов выпускается не полностью, а лишь в меру необходимой эффективности торможения автомобиля, что соответствует промежуточным положениям рукоятки крана управления. Таким образом, от величины угла поворота рукоятки крана зависит величина тормозной силы на колесах, т.е. эффективность торможения. 

It is not advisable to take kamagra with any other treatment. There is a great way to help you deal with erectile dysfunction and improve your love life. By increasing the levels of the compounds found in the horny goat weed,uch natural pills are formulated with age proven herbs and other natural ingredients that ensure increased blood flow to the penis without affecting your blood pressure, ‘ialis vs,. If you are willing to take notice of this aspect you should call your insurance company to know if the cost of the product will be covered by it.

There are men who lose their erectile abilities for good and men who only partially lose these abilities. In contrast, for the time being does not hold the information of the cost of kamagra but any pharmacy can be contacted to ask for information,here are some highly effective and safe medications that can help you get over . The herbs nidium and orny oat eed will increase levels and also stop 5 accumulating; which is a major cause of erectile dysfunction. The number is an impressive one in the with more than 30 million sufferers,uring sexual arousal.

There are many options for treating erectile dysfunction. Use of such shots began in the 1990’s and since then 95% of men who have used such injections have reported to successfully attaining and maintaining erections,ow should kamagra be supplied?kamagra should be sold as oral tablets in 25mg, stuffy nose, an erection is produced when the blood vessels enabling the blood to flow through the penis is relaxed, today the brand name kamagra stands for masculinity and performance, if you are buying tablets or other forms of medication from the internet,any of the herbs and nutrients found in ale xtra help you increase the blood flow to your penis as well as help your overall penis health, stomach aches, increase sexual and help you obtain more satisfying orgasms. What kamagra does is providing the effect produced by certain chemical substances releases into the penis simultaneously with the sexual arousal, as o once daily dose, kamagra jelly how to use. Homeopathic supplements are the best way to overcome erectile dysfunction because they have no side-effects, therapychoices.org.au.

The hunger for sex must be there for ildenafil to help,heck out more on mpotence njections and the best natural pills that are clinically approved and recommended by doctors as well, kidney or liver problems, you can take a lesser known but very powerful herb istarche ark. What does kamagra oral jelly do, what does kamagra do? growth in the blood flow into some internal fields of the penis is the cause of erections generally, do your own research before spending a dime on these pills. Moreover.

Накопитель энергии | Министерство энергетики

Одной из отличительных характеристик сектора электроэнергетики является то, что количество электроэнергии, которое может быть произведено, относительно фиксировано в течение коротких периодов времени, хотя спрос на электроэнергию колеблется в течение дня. Разработка технологии хранения электроэнергии для удовлетворения спроса в любое время станет крупным прорывом в распределении электроэнергии. Помогая попытаться достичь этой цели, устройства хранения электроэнергии могут управлять количеством энергии, необходимой для снабжения потребителей, в то время, когда потребность наиболее велика, то есть во время пиковой нагрузки.Эти устройства также могут помочь сделать возобновляемую энергию, выходную мощность которой не могут контролировать операторы сети, бесперебойной и управляемой.

Они также могут сбалансировать микросети для достижения хорошего соответствия между генерацией и нагрузкой. Устройства хранения могут обеспечивать частотное регулирование для поддержания баланса между нагрузкой на сеть и генерируемой мощностью, и они могут обеспечить более надежное электроснабжение высокотехнологичных промышленных объектов. Таким образом, накопители энергии и силовая электроника открывают большие перспективы для преобразования электроэнергетики.

Высоковольтная силовая электроника, такая как переключатели, инверторы и контроллеры, позволяет точно и быстро контролировать электрическую мощность для поддержки передачи на большие расстояния. Эта возможность позволит системе эффективно реагировать на нарушения и работать более эффективно, тем самым уменьшая потребность в дополнительной инфраструктуре. Основная задача, которую решает Министерство энергетики, состоит в том, чтобы снизить стоимость технологий хранения энергии и силовой электроники и ускорить их признание рынком.

Программа накопления энергии OE

Поскольку технология накопления энергии может применяться в ряде областей, которые различаются по мощности и потребностям в энергии, программа накопления энергии OE выполняет исследования и разработки по широкому спектру технологий хранения. Эта широкая технологическая база включает аккумуляторы (как обычные, так и современные), электрохимические конденсаторы, маховики, силовую электронику, системы управления и программные инструменты для оптимизации хранения и определения размеров. Программа по хранению энергии работает в тесном сотрудничестве с отраслевыми партнерами, и многие из ее проектов сопряжены с высокой долей участия.

Программа также сотрудничает с коммунальными предприятиями и энергетическими организациями штата, такими как Энергетическая комиссия Калифорнии, Массачусетский центр чистой энергии (MASS CEC), Министерство энергетики штата Орегон, Вермонт, Гавайи, Вашингтон и Управление энергетических исследований и развития штата Нью-Йорк (NYSERDA), чтобы назвать несколько, чтобы спроектировать, закупить, установить и ввести в эксплуатацию крупные новаторские системы хранения данных мощностью до нескольких мегаватт. Он также поддерживает аналитические исследования технических и экономических показателей технологий хранения, а также технические оценки компонентов систем ES и операционных систем.Усовершенствованное накопление энергии может обеспечить множество преимуществ как для электроэнергетики, так и для ее клиентов. Среди этих преимуществ:

• Повышение качества электроэнергии и надежная доставка электроэнергии потребителям;
• Повышена стабильность и надежность систем передачи и распределения;
• Более широкое использование существующего оборудования, что позволяет отложить или исключить дорогостоящие обновления;
• Повышение доступности и повышение рыночной стоимости источников распределенной генерации;
• Повышение стоимости производства возобновляемой энергии; и
• Снижение затрат за счет отсрочки платежей за мощность и передачу.

Программа накопления энергии также направлена ​​на повышение плотности накопления энергии путем проведения исследований в области усовершенствованных электролитов для проточных батарей, разработки низкотемпературных Na-батарей, а также наноструктурированных электродов с улучшенными электрохимическими свойствами. В силовой электронике ведутся исследования новых высоковольтных, мощных, высокочастотных и широкозонных материалов, таких как карбид кремния и нитрид галлия. Кроме того, в настоящее время разрабатываются передовые системы преобразования энергии с использованием усовершенствованных магнитных элементов, высоковольтных конденсаторов, корпусов и передовых средств управления для значительного увеличения плотности мощности и производительности.

СВЯЗАННЫЕ ССЫЛКИ

Руководство по системам накопления энергии для соответствия нормам и правилам безопасности
DOE / EPRI 2015 Справочник по хранению электроэнергии в сотрудничестве с NRECA
Информационные бюллетени по программе хранения энергии
Sandia National Lab Energy Storage Systems Program
DOE Global Energy Storage База данных

Передовые технологии хранения энергии | Ассоциация накопителей энергии

Был разработан широкий спектр технологий хранения, чтобы сеть могла удовлетворить повседневные потребности в энергии.

С момента открытия электричества мы искали эффективные методы хранения этой энергии для использования по требованию.На протяжении последнего столетия отрасль хранения энергии продолжала развиваться, адаптироваться и вводить новшества в ответ на меняющиеся потребности в энергии и достижения в области технологий.

Системы накопления энергии предоставляют широкий спектр технологических подходов к управлению энергоснабжением с целью создания более устойчивой энергетической инфраструктуры и снижения затрат коммунальных предприятий и потребителей. Чтобы понять различные подходы, применяемые в настоящее время по всему миру, мы разделили их на пять основных категорий:

• Батареи — ряд решений для электрохимического накопления, включая современные химические батареи, проточные батареи и конденсаторы
• Тепловой — улавливает тепло и холод для создания энергии по запросу или компенсации энергетических потребностей
• Механическое накопление — другое инновационные технологии для использования кинетической или гравитационной энергии для хранения электроэнергии
• Водород — избыточное производство электроэнергии может быть преобразовано в водород посредством электролиза и сохранено
• Гидроэнергетика с насосом — создание крупномасштабных резервуаров энергии с водой

Вклад ряда ученых и новаторов позволил нам понять силы электричества, но Алессандро Вольта приписывают изобретение первой батареи в 1800 году. На самом базовом уровне аккумулятор — это устройство, состоящее из одной или нескольких электрохимических ячеек, которые преобразуют накопленную химическую энергию в электрическую.

Современные солнечные тепловые электростанции вырабатывают всю свою энергию, когда солнце светит днем. Избыточная энергия, производимая во время пикового солнечного света, часто хранится в хранилищах тепловой энергии — в форме расплавленной соли или других материалов — и может быть использована в вечернее время для выработки пара для привода турбины для производства электроэнергии.

Механические системы хранения энергии используют кинетические или гравитационные силы для хранения подводимой энергии. Хотя физика механических систем часто довольно проста (например, вращение маховика или подъем тяжестей в гору), технологии, которые позволяют эффективно и действенно использовать эти силы, особенно продвинуты. Высокотехнологичные материалы, передовые компьютерные системы управления и инновационный дизайн делают эти системы пригодными для использования в реальных приложениях.

Электричество можно преобразовать в водород электролизом.Затем водород можно хранить и в конечном итоге повторно электрифицировать. Эффективность приема-передачи сегодня ниже, чем у других технологий хранения. Несмотря на такую ​​низкую эффективность, интерес к хранению водородной энергии растет из-за гораздо более высокой емкости аккумуляторов по сравнению с батареями (малые масштабы) или гидроаккумуляторами и CAES (крупномасштабные).

Gravity — это мощная, неизбежная сила, которая окружает нас во все времена, и она также лежит в основе одной из самых распространенных технологий хранения энергии — гидроэнергетики.В настоящее время наиболее распространенным типом накопления энергии являются гидроэлектростанции с гидроаккумулятором, и мы использовали эту технологию самотечного накопления в коммунальном масштабе большую часть прошлого века в Соединенных Штатах и ​​во всем мире.

Energy Storage — обзор

46.2.1.1 Свинцово-кислотные батареи

Использование свинцово-кислотных аккумуляторов для хранения энергии восходит к середине 1800-х годов для освещения железнодорожных вагонов. Аккумуляторная технология по-прежнему преобладает в приложениях, чувствительных к стоимости, где низкая плотность энергии и ограниченный срок службы не являются проблемой, но требуются надежность и устойчивость к неправильному обращению.К таким приложениям относятся автомобильные системы освещения и зажигания (SLI) и источники бесперебойного питания (ИБП) с батарейным питанием.

Свинцово-кислотный аккумуляторный элемент состоит из губчатого свинца в качестве активного отрицательного материала, диоксида свинца в качестве активного материала положительного электролита, погруженного в разбавленный сернокислый электролит, со свинцом в качестве токоприемника:

Pb + SO4-2⇌chargedischargepbSO4 + 2e- PbO2 + SO4-2 + 4H ++ 2e-chargedischargePbSO4 + 2h3O

Во время разряда PbSO ₄ образуется как на отрицательном, так и на положительном электродах.Если аккумуляторы чрезмерно разряжены или находятся в разряженном состоянии, кристаллы сульфата становятся больше и их труднее разрушить во время зарядки. Кроме того, большой размер кристаллов сульфата свинца приводит к отслаиванию активного материала от пластин.

Из-за образования водорода на положительном электроде свинцово-кислотные батареи страдают от потери воды во время перезаряда. Чтобы решить эту проблему, в батарею можно добавить дистиллированную воду, как это обычно делается для свинцово-кислотных аккумуляторов с затоплением.Кроме того, доступны версии, не требующие обслуживания, для решения этой проблемы, когда вставка клапана удерживает газы внутри батареи и сводит к минимуму потери воды за счет рекомбинации.

Токосъемники в свинцово-кислотных аккумуляторах изготовлены из свинца, что обеспечивает низкую плотность энергии. Кроме того, свинец подвержен коррозии при контакте с сернокислым электролитом. В приложениях SLI в качестве токоприемников используются плоские решетки, тогда как в более продвинутых батареях используются трубчатые конструкции.Последние достижения направлены на замену свинца более легкими материалами, такими как углерод, для уменьшения веса системы.

Как работает накопитель энергии | Союз неравнодушных ученых

Технологии накопления энергии

Различные технологии хранения энергии способствуют стабильности электроэнергии, работая на различных этапах сети, от генерации до конечного использования потребителями.

Тепловой накопитель

Тепловой накопитель используется для выработки электроэнергии поколения за счет энергии солнца, даже когда солнце не светит.Концентрирующие солнечные установки могут улавливать тепло от солнца и накапливать энергию в воде, расплавленных солях или других жидкостях. Эта накопленная энергия позже используется для выработки электричества, что позволяет использовать солнечную энергию даже после захода солнца.

Подобные установки в настоящее время работают или предлагаются в Калифорнии, Аризоне и Неваде [4]. Например, предлагаемый проект солнечной энергии из риса в Блайте, Калифорния, будет использовать систему хранения расплавленной соли с концентрирующей солнечной башней для обеспечения электроэнергией примерно 68 000 домов ежегодно [5].

Технологии накопления тепла также существуют для накопителя энергии конечного использования . Один из методов — замораживание воды ночью с использованием электричества в непиковое время, а затем высвобождение накопленной энергии холода изо льда для помощи в кондиционировании воздуха в течение дня [6].

Например, система Ice Bear от Ice Energy создает глыбу льда ночью, а затем использует лед в течение дня для конденсации хладагента системы кондиционирования воздуха [7]. Таким образом, система Ice Bear переключает потребление электроэнергии в здании с дневной пиковой нагрузки на непиковую, когда электричество дешевле.Кроме того, энергетическая администрация Бонневилля проводит пилотную программу по хранению избыточной энергии ветра в бытовых водонагревателях [8].

Сжатый воздух

(CAES) также работает как накопитель энергии поколения за счет использования упругой потенциальной энергии сжатого воздуха для повышения эффективности обычных газовых турбин.

CAES сжимают воздух, используя электричество, в непиковые часы, а затем хранят воздух в подземных пещерах.Во время пикового спроса воздух забирается из хранилища и сжигается вместе с природным газом в турбине внутреннего сгорания для выработки электроэнергии [9]. В этом методе используется только треть природного газа, используемого в традиционных методах [10]. Поскольку растениям CAES требуется какой-то подземный резервуар, они ограничены своим местоположением. Два коммерческих завода CAES в настоящее время работают в Хунторфе, Германия, и Макинтоше, Алабама, хотя предприятия предлагались и в других частях Соединенных Штатов.

Водород

Водород может использоваться в качестве безуглеродного топлива для поколения .Избыточное электричество можно использовать для создания водорода, который можно хранить и использовать позже в топливных элементах, двигателях или газовых турбинах для выработки электроэнергии без вредных выбросов [11]. NREL изучил возможность создания водорода из энергии ветра и хранения его в башнях ветряных турбин для выработки электроэнергии, когда ветер не дует [12].

ГЭС

Накопительный гидроаккумулятор предлагает способ хранения энергии на ступени передачи сети, сохраняя избыточную выработку для дальнейшего использования.

Многие гидроэлектростанции включают два водохранилища на разной высоте. Эти установки накапливают энергию, закачивая воду в верхний резервуар, когда предложение превышает спрос. Когда спрос превышает предложение, вода сбрасывается в нижний резервуар путем спуска через турбины для выработки электроэнергии.

Имея более 22 ГВт установленной мощности в Соединенных Штатах, гидроаккумулятор с гидроаккумулятором является крупнейшей системой хранения, действующей сегодня [13]. Однако длительный процесс выдачи разрешений и высокая стоимость гидроаккумулятора делают маловероятными дальнейшие проекты.

Маховики

Маховики могут обеспечить множество преимуществ для сети либо на уровне передачи , , либо на уровне распределения , сохраняя электричество в виде вращающейся массы.

Устройство имеет форму цилиндра и содержит большой ротор внутри вакуума. Когда маховик получает энергию из сети, ротор разгоняется до очень высоких скоростей, сохраняя электричество в виде энергии вращения. Чтобы разрядить накопленную энергию, ротор переключается в режим генерации, замедляется и работает на инерционной энергии, возвращая электричество в сеть [14].

Маховики обычно имеют длительный срок службы и не требуют значительного обслуживания. Эти устройства также обладают высокой эффективностью и быстрым временем отклика. Поскольку они могут быть размещены практически где угодно, маховики могут быть расположены близко к потребителям и хранить электроэнергию для распределения.

Хотя типичная мощность одного маховика составляет порядка киловатт, многие маховики могут быть соединены в «ферму маховиков», чтобы создать хранилище мощностью порядка мегаватт [15]. Завод Beacon Power в Стефентауне с маховиком в Нью-Йорке — крупнейшее предприятие с маховиком в Соединенных Штатах с рабочей мощностью 20 МВт [16].

Аккумуляторы

Батареи, например, в фонарике или сотовом телефоне, также могут использоваться для хранения энергии в больших количествах.

Подобно маховикам, батареи могут быть расположены где угодно, поэтому их часто рассматривают как хранилище для распределения , когда аккумуляторное предприятие расположено рядом с потребителями для обеспечения стабильности энергоснабжения; или для конечного использования , как батареи в электромобилях.

Существует множество различных типов батарей, которые обладают большим потенциалом хранения энергии, включая натриево-серные, металлически-воздушные, литий-ионные и свинцово-кислотные.На ветряных электростанциях имеется несколько аккумуляторных установок; в том числе демонстрационный проект ветрохранилища Нотрис в Техасе, в котором используется аккумуляторная батарея мощностью 36 МВт для обеспечения стабильности энергоснабжения даже в отсутствие ветра [17].

Усовершенствования в технологиях производства аккумуляторов были достигнуты во многом благодаря расширению индустрии электромобилей (EV). Поскольку все больше разработок электромобилей производится, стоимость аккумуляторов должна продолжать снижаться [18]. Электромобили также могут влиять на накопление энергии с помощью технологий подключения транспортных средств к электросети, в которых их батареи могут быть подключены к сети и разряжены для использования другими.

Что такое накопитель энергии на самом деле?

Ученые из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) разработали простой способ лучше оценить потенциал новых материалов для хранения или выделения тепла по запросу в вашем доме, офисе или другом здании таким образом, чтобы более эффективно управлять теплом здания. использование энергии.

Их работа, представленная в Nature Energy , предлагает новый метод проектирования, который может сделать процесс отопления и охлаждения зданий более управляемым, менее дорогим, более эффективным и более подготовленным для гибкого управления энергией из возобновляемых источников энергии, которые не всегда доставляйте энергию тогда, когда она больше всего нужна.

Автором статьи «Скоростная способность и графики Рагона для накопления тепловой энергии с фазовым переходом» является Джейсон Вудс из NREL вместе с соавторами Эллисон Махви, Анураг Гойал, Эрик Козубал, Уэйл Одукомайя и Родерик Джексон. В документе описывается новый способ оптимизации устройств хранения тепла, который отражает идею, использованную для аккумуляторов, помогая информировать о том, какие новые материалы для аккумулирования тепла необходимы для зданий и как устройства должны быть спроектированы с использованием этих материалов.

Накопление тепловой энергии позволяет зданиям функционировать как огромная батарея, сохраняя тепловую энергию в новых материалах до тех пор, пока ее можно будет использовать позже.Один из примеров — тепловой насос. В то время как электричество сначала необходимо для создания и хранения тепла, тепло используется позже без использования дополнительной электроэнергии.

В другом примере, некоторые материалы обладают способностью изменять фазы, например лед, который может переходить из твердого состояния в жидкое. Когда лед тает, он поглощает энергию и охлаждает рабочую жидкость, которую затем можно использовать для охлаждения строительного пространства. Поскольку фазовый переход происходит при почти постоянной температуре, полезная энергия может обеспечиваться или храниться в течение более длительного периода при постоянной температуре.Накопление тепловой энергии обычно очень энергоэффективно «туда и обратно».

Авторы обнаружили, что график Рагона, часто используемый для характеристики аккумуляторов, также хорошо работает для описания потенциальной эффективности различных кандидатов в устройства хранения тепла. График Рагона показывает компромисс между тем, сколько энергии может хранить устройство и его мощностью разряда, или тем, как быстро устройство может выделять энергию. Этот фундаментальный подход упрощает сравнение различных материалов для аккумулирования тепла или усовершенствований устройств.Он служит отправной точкой для определения целей и является полезным инструментом проектирования для разработки новых материалов и устройств для аккумулирования тепла, которые могут служить новыми альтернативными вариантами аккумулирования энергии.

«Эта структура Ragone обеспечивает рентабельную конструкцию материалов и устройств для аккумулирования тепла в зависимости от требований к мощности и энергии конкретного приложения, — сказал Вудс, старший инженер-исследователь NREL и ведущий автор недавно опубликованной статьи.

Махви, постдокторский исследователь из NREL, сказал, что еще одним преимуществом является использование технологий, которые могут уменьшить отключение электроэнергии в сети.«Большая часть пикового спроса на электроэнергию — особенно летом, когда вы можете видеть отключения электроэнергии — обусловлена ​​кондиционированием воздуха. Если вы можете перенести этот спрос на другое время дня, вы можете помочь снизить нагрузку на сеть, а не только сохранить сеть работоспособна, но также обеспечивает комфорт людям в помещении «.

Докторант Эллисон Махви изучает аккумулирование тепла в лаборатории тепловых испытаний NREL. Она сжимает устройство аккумулирования тепла, чтобы улучшить тепловой контакт между теплообменником и композитом с фазовым переходом. Это позволяет быстрее заряжать и разряжать устройство. Фото Денниса Шредера, NREL

«Системы накопления тепловой энергии должны стать более гибкими и адаптируемыми с добавлением производства электроэнергии на месте, зарядки электромобилей (EV) и сочетание аккумуляторов тепла с батареями », — сказал Вудс. «Частично эта гибкость требует более высокой мощности, но эта более высокая мощность достигается за счет доступной энергии, как подчеркивается в этой публикации».

Способ использования накопителя тепловой энергии влияет на его производительность.Ученым необходимо рассмотреть вопросы о том, как лучше всего использовать накопленную энергию для обеспечения комфорта жильцов здания или для различных приложений, таких как поддержание безопасного температурного режима электронного оборудования.

«Какой из них лучше всего подходит для меня и моего приложения, будет зависеть от требований. Сколько мне нужно хранить и как быстро мне нужно его разгрузить?» — сказал Махви. «Эта структура позволит нам оптимизировать системы аккумулирования тепла в масштабе от материала до компонентов, чтобы увеличить удельную мощность, сохраняя при этом доступ к как можно большей доступной емкости.Это приведет к созданию более эффективных устройств, которые можно использовать в широком диапазоне приложений ».

Исследователи разработали компьютерную модель, чтобы понять различные конструктивные компромиссы с этими устройствами хранения тепла, включая те, которые требуют высокой мощности (быстро высвобождают энергию ) и малой мощности (медленно высвобождают энергию). Они также построили прототип устройства для хранения тепла с фазовым переходом, иллюстрирующий этот компромисс между мощностью и энергией на практике.

Офис строительных технологий в США.S. Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики (DOE) финансировало это исследование.

Типы накопителей энергии — NYSERDA

Варианты хранения включают батареи, тепловые или механические системы. Все эти технологии можно сочетать с программным обеспечением, контролирующим заряд и разряд энергии.

Есть много типов накопителей энергии; Этот список служит информационным ресурсом для всех, кто интересуется некоторыми из наиболее распространенных доступных технологий.Вы можете узнать больше об этих и других технологиях хранения энергии в Руководстве по хранению энергии Министерства энергетики США.

Аккумуляторы

Существуют различные формы батарей, в том числе литий-ионные, проточные, свинцово-кислотные, натриевые и другие, разработанные для удовлетворения определенных требований к мощности и длительности.

Первоначально использовавшиеся для потребительских товаров, литий-ионные батареи теперь имеют ряд применений, включая небольшие жилые системы и более крупные системы, которые могут хранить несколько мегаватт-часов (МВтч) и могут поддерживать всю электрическую сеть.Эти системы обычно содержат большое количество батарей вместе на стойке в сочетании с модулями мониторинга и управления. Эти системы имеют небольшую площадь для хранения энергии. Например, система размером с небольшой холодильник может питать обычный дом в течение нескольких дней. Энергосистема мощностью 100 МВт-ч может поместиться на площади менее 0,5 акра.

получили широкую огласку из-за их быстро снижающейся стоимости из-за растущей популярности электромобилей.

Другой тип батареи — это проточная батарея, в которой энергия накапливается и обеспечивается двумя химическими веществами, которые растворяются в жидкостях и хранятся в резервуарах. Они хорошо подходят для более длительного хранения.

Тепловой

Тепловые системы используют методы нагрева и охлаждения для хранения и выделения энергии. Например, расплавленная соль сохраняет тепло, генерируемое солнечными батареями, для использования в отсутствие солнечного света. Хранение льда в зданиях снижает потребность в запуске компрессоров, обеспечивая при этом кондиционирование воздуха в течение нескольких часов. В других системах используются водонагреватели с охлажденной водой и диспетчерские водонагреватели. Во всех случаях избыточная энергия заряжает систему хранения (нагревает расплавленные соли, замораживает воду и т. Д.), А затем высвобождается по мере необходимости.

Механические системы

Маховики

Маховики накапливают энергию в быстро вращающемся механическом роторе и способны поглощать и выделять большую мощность в течение обычно 15 минут или меньше, хотя разрабатываются системы с большей продолжительностью. Эти системы могут уравновешивать колебания предложения и спроса на электроэнергию, когда они реагируют на управляющий сигнал, настраиваемый каждые несколько секунд.Они также отбирают энергию торможения электропоездов в некоторых установках или обеспечивают кратковременное питание до тех пор, пока не появится резервная генерация во время отключения сети, например, в критически важном производственном процессе, когда продукт будет потерян из-за кратковременного отключения электроэнергии.

Накачиваемая гидроэнергетика

Насосные гидроэлектростанции являются наиболее распространенной формой накопления энергии в сети и составляют более 95% используемых сегодня накопителей. В непиковые часы турбины перекачивают воду в приподнятый резервуар, используя избыток электроэнергии.Когда потребность в электроэнергии высока, резервуар открывается, позволяя удерживаемой воде проходить через турбины и производить электричество. Размещение этих систем может быть затруднено из-за необходимого ландшафта (верхний и нижний бассейны с водой) и большой занимаемой площади.

Новые технологии

Сжатый воздух, сверхпроводящие магниты, подземные накопители с насосами и накопители водорода — все это формы новых накопителей энергии, которые находятся на разных стадиях разработки. Как и NYSERDA, многие поставщики систем хранения не зависят от технологий — они могут использовать свое программное обеспечение для отправки различных технологий хранения и приобретать технологию хранения у партнера-производителя, которая наилучшим образом соответствует требованиям объекта.

Хранение электроэнергии | Энергия и окружающая среда

Посмотреть интерактивную версию этой схемы >>

О накоплении электроэнергии

Электросеть работает на основе тонкого баланса между предложением (генерацией) и спросом (потребителями). Один из способов помочь сбалансировать колебания предложения и спроса на электроэнергию — хранить электроэнергию в периоды относительно высокого производства и низкого спроса, а затем отправлять ее обратно в электрическую сеть в периоды более низкого производства или повышенного спроса.В некоторых случаях хранение может обеспечить экономические преимущества, надежность и экологические преимущества. В зависимости от степени развертывания, хранение электроэнергии может помочь коммунальной сети работать более эффективно, снизить вероятность сбоев во время пикового спроса и позволить создавать и использовать больше возобновляемых ресурсов.

Энергия может храниться различными способами, в том числе:

• Насосная гидроэлектростанция. Электроэнергия используется для откачки воды в резервуар.Когда вода выходит из резервуара, она стекает через турбину для выработки электроэнергии.
• Сжатый воздух. Электричество используется для сжатия воздуха до 1000 фунтов на квадратный дюйм и хранения его, часто в подземных пещерах. Когда потребность в электроэнергии высока, сжатый воздух выпускается для выработки электроэнергии через турбодетандер-генератор.
• Маховики. Электричество используется для разгона маховика (разновидность ротора), благодаря которому энергия сохраняется в виде кинетической энергии вращения.Когда требуется энергия, вращающая сила маховика используется для вращения генератора. В некоторых маховиках используются магнитные подшипники, они работают в вакууме для уменьшения сопротивления и могут достигать скорости вращения до 60 000 оборотов в минуту.
• Аккумуляторы. Подобно обычным аккумуляторным батареям, очень большие батареи могут накапливать электричество до тех пор, пока оно не понадобится. В этих системах могут использоваться литий-ионные, свинцово-кислотные, литиево-железные или другие аккумуляторные технологии.
• Накопитель тепловой энергии. Электроэнергия может использоваться для производства тепловой энергии, которую можно хранить до тех пор, пока она не понадобится. Например, электричество можно использовать для производства охлажденной воды или льда в периоды низкого спроса, а затем использовать для охлаждения в периоды пикового потребления электроэнергии.

В дополнение к этим технологиям в настоящее время разрабатываются новые технологии, такие как проточные батареи, суперконденсаторы и сверхпроводящие магнитные накопители энергии.

Хранение электроэнергии в США

По данным U.S. Министерство энергетики США по состоянию на март 2018 года имело более 25 гигаватт емкости хранения электроэнергии. Из этого общего количества 94 процента приходилось на гидроаккумулирующие установки с гидроаккумулятором, и большая часть этих гидроэлектростанций была установлена ​​в 1970-е годы. Шесть процентов остальной емкости аккумуляторов составляют аккумулятор, теплоаккумулятор, сжатый воздух и маховик, как показано на следующем графике:

Источник: Глобальная база данных по хранению энергии Министерства энергетики США (по состоянию на 1 марта 2018 г.).

Воздействие накопления электроэнергии на окружающую среду

Хранение электроэнергии может дать косвенные экологические выгоды. Например, накопление электроэнергии может использоваться для интеграции большего количества возобновляемых источников энергии в электрическую сеть. Хранение электроэнергии также может помочь генерирующим объектам работать на оптимальном уровне и сократить использование менее эффективных генерирующих блоков, которые в противном случае работали бы только в часы пик. Кроме того, дополнительная мощность, обеспечиваемая накоплением электроэнергии, может отсрочить или избежать необходимости строительства дополнительных электростанций или инфраструктуры передачи и распределения.