Аккумуляторы различных видов. Аккумуляторы различных видов Некоторые распространенные накопители энергии

Автономщики часто задаются вопросом - как собрать, сохранить и использовать "лишнюю" энергию. Причин появления недособранных кВт несколько - избыточное количество СБ, стадии заряда, не использующие систему на 100%, излишне солнечные дни, отсутствие хозяев дома и т. д.
Самый простой способ, это аккумуляторы. В зависимости от религиозных убеждений, они могут быть разными: свинцово-кислотными, щелочными, никель-кадмиевыми, "лиферными" и т. д. Но в любом случае, именно аккумуляторная часть автономки составляет от 50%(скорее от 60%) стоимости конечного кВт*ч. Поэтому все танцы именно вокруг них, родимых.
Где-то в разделе отмечалось, что путь развития аккумуляторных технологий развивался не по тому сценарию, который нужен альтернативщикам - эффективность при относительно малых габаритах. Тем ни менее, в частном доме, где нет электических сетей, зачастую, есть много земли. Эта мысль вытекает из простого факта - многие хотят вырваться из городской сутолоки и покупают участки зачастую не просто в дали от городов, и сверх высокой концентрации людей, но и вдали от цивилизации как таковой, где нет подводов коммуникаций, и, даже, электричества. Именно поэтому, очень часто альтернативщики располагают таким типом ресурса, как пространство. Чего не учитывают традиционные аккумуляторные технологии. Значит можно поискать нетрадиционные. АндрейNS , стартовал пару тем по этому вопросу и тем самым натолкнул меня на мысль о поиске вариантов.
Существует много сверхальтернативных способов сохранять альтернативную энергию не в традиционных акках.
И один из них, который я решил представить, это... пневмоаккумулятор!
Принцип простой - лишнее электричество днем, при помощи компрессора превращается в сжатый воздух. Далее, по мере необходимости, мы выпускаем его через пневмомотор, который вращает генератор, заряжающий аккумуляторы ночью, в случае СБ или в безветрие, в случае с ВГ.
Выглядит это примерно так:

Я думаю, что большинству сопалатников принцип понятен.
Принцип принципом, но меня, в первую очередь, интересует экономическое обоснование такого типа аккумуляторов. Интересно, а сколько стоит запасенная таким образом энергия, и может ли она конкурировать с традиционными способами.
Для этого я провел небольшое исследование, что по чём в разрезе пневмоакков. Для удобства и простоты восприятия, все цены будут в долларах, а также опустим некоторые мелочи типа проводов, труб и т. д. Однако компрессор, пневмодвигатель и ген, в расчеты я занес.
Итак.
1. Самое главное - емкость. Это самая дорогая часть пневмоакка, но и самая прочная и надежная с, практически, неограниченными моточасами, циклами или годами. В инете я нашел емкость для газа б/у 16м.куб. примерно за 2к$.
2. Компрессор. Есть много вариантов. От автомобильных со смазкой и охлаждением до полупромышленных, так сказать "для стройки". Я выбрал новую головку (емкость у нас есть), с нужными мне характеристиками - около 80$. Есть вариант с компрессорами для МАЗ-КАМАЗ, так дешевле и надежней, но они не дают требуемое давление (до 16 атмосфер).
3. Пневмомотор. В инете нашел готовый на 250Вт с расходом 6,67 л/сек. Цены на него нет, поэтому будем оперировать ценами на пневмо инструмент. Новая дрель или болгарка стоит около 25$.
4. Генератор. Самый реальный, это автомобильный от, скажем ваза. Новый 80$, б/у 35. Ориентировочное кол-во моточасов от 15к.
Краткое описание конкретной системы. Компрессор имеет производительность 300-400л/мин, что позволяет ему накачать емкость за 10часов. Пневмомотор потребляет 6,67 л/сек, или 24м.куб. в час. Емкости 16 куб, накачанной до 16 атм хватит на 10,7 часов. Тоесть мы имеем10,7 часов х 250Вт = 2,675 кВт. Это примерно сравнимо с автомобильным акком на 225 а*ч. Точнее с одним, 100% циклом. Избыточного электричества, в моей системе, примерно 250дней в году, значит имеем 250 циклов в год.
Стоимость нормального автоакка, за вычетом металлома около 200$. Но он может проработать максимум 250 циклов при 100% разрядах.
Другими словами, данная пневмо-аккумулирующе-генерирующая система, замненяет 1 авто аккумулятор в год. Или 200$ в год.
Теперь к нашему пневмоакку.
1. Емкость. Срок службы от 50 лет. Вообще-то при регулярной покраске лет 500 или 5000, но возьмем 50 и не будем считать краску. Значит 2000$(его стоимость) делим на 50 получаем около 40$ в год.
2. Компрессор. Срок службы примем за 10000 мото-часов. Соответственно - 10000 делим на 250циклов и на 10часов (работы в каждом цикле) получаем 4 года. 80$ делим на 4, получаем 20$ в год.
3. Пневмомотор. Срок службы дешевого пневмоинструмента из магазина не поддается вменяемой оценке. Тем ни менее, посчитаем его за 10000 моточасов, учитывая возможность покупки хорошего инструмента б/у за дешево. Далее 10000 / 250дней / 10 часов получаем те же 4 года. 25$ на четыре на цело не делиться, но мы разделим и получим 6$ в год.
4. Ген. Моторесурс около 20к мото-часов (и не надо со мной спорить!). 20000 / 250 /10 = 8 лет или 10$ в год.

Итого имеем:
1. 40$
2. 20$
3. 6$
4. 10$
-
76$ в год.
Тоесть, заиметь такую пневмо-аккумулирующе-генерирующую систему, почти в 3 раза дешевле, чем покупать по 1 автоакку в год!
И я еще не плюсовал к электро-аккумулятору отдельную зарядку, в которой он, несомненно нуждается.
Вот так вот.
Эти расчеты меня самого мягко скажем удивили. КПД, конечно, никакого - закачиваем 1,5 - 2 кВт, получаем 200-250, но, лично меня это устраивает.
Можно попробовать посчитать чуть по-другому: пневмо-акк генерит по ночам напрямую на акии и можно примерно прикинуть, насколько снизится глубина разряда и, соответственно, на сколько реже менять электро акки, а соответственно, какая экономическая эффективность этой затеи.
Если систему увеличить в 2-10 раз, эффективность, в теории, еще улучшиться.
Похоже, пора приступать к натурным экспериментам. Почти все из набора у меня есть, кроме пневмо-мотора, но его либо куплю, гривен за 50 (6$) либо, что дороже, попрошу у кого-нибудь во временное пользование.

Пещера, компрессор и газовая турбина - так устроен пневматический аккумулятор энергии. В США первое такое устройство было построено в 1991 году в Mclntosh, Алабама. Его назначение - сглаживание пиковых нагрузок на электростанции.

В режиме накопления воздух компрессорами загоняется в подземное хранилище (естественную соляную пещеру) объемом 538 тыс.куб. до давления 77 атм. Когда потребление энергии в сети неожиданно возрастает, воздух выходит и отдает мощность в систему. Время опорожнения резервуара до нижнего рабочего давления 46 атм - 26 часов, в течение которых станция выдает 110 МВт мощности.

Сжатый воздух крутит турбину не сам по себе, а поступает в газовую турбину. Поскольку 2/3 мощности газовой турбины обычно расходуется на привод компрессора, который нагнетает в нее воздух, то получается солидная экономия. Перед поступлением в турбину воздух подогревается в теплоутилизаторе (рекуператоре) продуктами сгорания, что тоже добавляет эффективности.

Отмечают снижение расхода газа на 60...70% по сравнению с традиционной газовой турбиной, быстрый запуск из холодного состояния (несколько минут) и хорошую работу на малых нагрузках.

Строительство станции в Mclntosh заняло 30 месяцев и стоило 65 млн.долларов.

Проект в Алабаме не уникален. Еще в 1978 в Huntorf немцы запустили хранилище на 290 МВт (2 часа работы) в двух соляных пещерах на глубине 600...800 м с диапазоном давлений 50...70 атм. Первоначально хранилище служило горячим резервом для промышленности северо-запада Германии, а сейчас используется для сглаживания пиков выработки ветряных электростанций.

Пишут , что в Донбассе во времена СССР планировали обустройство в такой же пещере пневматического аккумулятора на 1050 МВт, судьба его неизвестна.

В 2012 в Техасе рядом с 2-мегаваттным ветропарком было открыто пневматическое хранилище на 500 МВт-часов, но конкретики по нему маловато.

Резервуар с воздухом или другим газом, подключенным к воздуховоду и снабженный предохранительным клапаном, отрегулированный на заданное давление. Пневматический аккумулятор необходимый элемент пескодувных и пескострельных машин для изготовления… … Металлургический словарь

пневматический аккумулятор - pneumatinis akumuliatorius statusas T sritis Energetika apibrėžtis Suslėgtų dujų arba oro energijos kaupiklis. atitikmenys: angl. pneumatic accumulator vok. Druckluftspeicher, m rus. пневматический аккумулятор, m; пневмоаккумулятор, m pranc.… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ АККУМУЛЯТОР - резервуар с воздухом (или др. газом), подключённый к воздуховоду и снабжённый предохранит. клапаном, к рый регулируется на заданное предельное давление. Применяется в сложных пневматич. сетях для выравнивания рабочего давления, на ветроэлектрич.… … Большой энциклопедический политехнический словарь

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 - 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 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 - а; м. Устройство для накопления энергии с целью последующего её использования. Тепловой, электрический а. Заряжать а. ◁ Аккумуляторный, ая, ое. А. бак. А ая батарея. * * * аккумулятор (от лат. accumulator собиратель), устройство для накопления… … Энциклопедический словарь

Аккумулятор - (лат. accumulator собиратель, от accumulo собираю, накопляю) устройство для накопления энергии с целью её последующего использования. В зависимости от вида накапливаемой энергии различают А.: электрические, гидравлические, тепловые,… … Большая советская энциклопедия