Təbiət insana müxtəlif enerji mənbələri verdi: günəş, külək, çaylar və s. Bu pulsuz enerji generatorlarının dezavantajı sabitliyin olmamasıdır. Buna görə də, artıq enerji dövrlərində, saxlama cihazlarında saxlanılır və müvəqqəti tənəzzül dövrlərində sərf olunur. Enerji saxlama cihazları aşağıdakı parametrlərlə xarakterizə olunur:
- saxlanmış enerjinin miqdarı;
- toplanma və qaytarılma sürəti;
- xüsusi çəkisi;
- enerji saxlama vaxtı;
- etibarlılıq;
- istehsal və texniki xidmət xərcləri və digərləri.
Sürücüləri təşkil etməyin bir çox yolu var. Ən münasib olanlardan biri saxlama qurğusunda istifadə olunan enerjinin növünə və onun yığılması və qaytarılması üsuluna görə təsnifatdır. Enerji saxlama cihazları aşağıdakı əsas növlərə bölünür:
- mexaniki;
- termal;
- elektrik;
- kimyəvi.
Potensial enerjinin yığılması
Bu cihazların mahiyyəti sadədir. Yük qaldırıldıqda potensial enerji toplanır, aşağı salındıqda faydalı iş görür. Dizayn xüsusiyyətləri yükün növündən asılıdır. Bərk, maye və ya ola bilərboş maddə. Bir qayda olaraq, bu tip cihazların dizaynı olduqca sadədir, buna görə də yüksək etibarlılıq və uzun xidmət müddəti. Saxlanılan enerjinin saxlanma müddəti materialların davamlılığından asılıdır və minilliklərə çata bilər. Təəssüf ki, bu cür cihazların enerji sıxlığı aşağıdır.
Kinetik enerjinin mexaniki saxlanması
Bu cihazlarda enerji bədənin hərəkətində saxlanılır. Adətən bu salınım və ya tərcümə hərəkətidir.
Rəsmə sistemlərində kinetik enerji bədənin qarşılıqlı hərəkətində cəmləşmişdir. Enerji hissə-hissə, bədənin hərəkəti ilə vaxtında verilir və istehlak olunur. Mexanizm olduqca mürəkkəb və tənzimləmə baxımından şıltaqdır. Mexanik saatlarda geniş istifadə olunur. Saxlanılan enerjinin miqdarı adətən kiçik olur və yalnız cihazın özünün işləməsi üçün uyğundur.
Giroskopla işləyən yaddaş cihazları
Kinetik enerji ehtiyatı fırlanan volanda cəmlənib. Bir volanın xüsusi enerjisi oxşar statik yükün enerjisini əhəmiyyətli dərəcədə üstələyir. Qısa müddət ərzində əhəmiyyətli enerji almaq və ya çıxarmaq mümkündür. Enerji saxlama müddəti qısadır və əksər dizaynlar üçün bir neçə saatla məhdudlaşır. Müasir texnologiyalar enerjinin saxlanma müddətini bir neçə aya çatdırmağa imkan verir. Flywheels şoka çox həssasdır. Cihazın enerjisi birbaşa onun fırlanma sürətindən asılıdır. Buna görə enerjinin yığılması və qaytarılması prosesində volanın fırlanma sürətində dəyişiklik baş verir. Və kimi bir yük üçünbir qayda olaraq, sabit, aşağı fırlanma sürəti tələb olunur.
Daha perspektivli cihazlar superflywheelsdir. Onlar polad lentdən, sintetik lifdən və ya teldən hazırlanır. Dizayn sıx və ya boş yerə malik ola bilər. Boş yer varsa, lentin rulonları fırlanma periferiyasına doğru hərəkət edir, volanın ətalət anı dəyişir, enerjinin bir hissəsi deformasiya edilmiş yayda saxlanılır. Belə cihazlarda fırlanma sürəti bərk konstruksiyalara nisbətən daha sabitdir və onların enerji sərfiyyatı xeyli yüksəkdir. Onlar həm də daha təhlükəsizdirlər.
Müasir super volanlar Kevlar lifindən hazırlanır. Onlar maqnit asma üzərində vakuum kamerasında fırlanırlar. Bir neçə ay enerji saxlaya bilir.
Elastik qüvvələrdən istifadə etməklə mexaniki saxlama
Bu tip cihaz böyük bir xüsusi enerji saxlamağa qadirdir. Mexanik sürücülərdən, ölçüləri bir neçə santimetr olan cihazlar üçün ən yüksək enerji intensivliyinə malikdir. Çox yüksək fırlanma sürətinə malik böyük volanlar daha yüksək enerji tərkibinə malikdir, lakin onlar xarici təsirlərə qarşı çox həssasdırlar və daha qısa enerji saxlama müddətinə malikdirlər.
Bahar enerjisinin mexaniki anbarı
İstənilən enerji saxlama sinifinin ən yüksək mexaniki gücünü təmin edə bilir. Yalnız yayın dartılma gücü ilə məhdudlaşır. Sıxılmış yayda enerji bir neçə onilliklər ərzində saxlanıla bilər. Bununla belə, daimi deformasiyaya görə, yorğunluq metalda və yay tutumunda yığılırazalır. Eyni zamanda, yüksək keyfiyyətli polad yaylar, lazımi iş şəraitində, nəzərəçarpacaq güc itkisi olmadan yüzlərlə il işləyə bilər.
Yay funksiyaları istənilən elastik elementlər tərəfindən yerinə yetirilə bilər. Rezin bantlar, məsələn, kütlə vahidi üçün yığılmış enerji baxımından polad məhsullardan onlarla dəfə üstündür. Lakin kimyəvi qocalmaya görə rezinlərin xidmət müddəti cəmi bir neçə ildir.
Sıxılmış qazların enerjisindən istifadə edən mexaniki saxlama cihazları
Bu tip cihazlarda enerji qazın sıxılması ilə yığılır. Həddindən artıq enerji olduqda, qaz təzyiq altında bir kompressordan istifadə edərək silindrə vurulur. Lazım olduqda, sıxılmış qaz turbin və ya elektrik generatorunu çevirmək üçün istifadə olunur. Aşağı tutumlarda turbin əvəzinə pistonlu mühərrikdən istifadə etmək məsləhətdir. Yüzlərlə atmosfer təzyiqi altında olan gəmidəki qaz bir neçə il, yüksək keyfiyyətli fitinqlərlə isə onilliklər ərzində yüksək xüsusi enerji sıxlığına malikdir.
İstilik enerjisinin saxlanması
Ölkəmizin əksər ərazisi şimal rayonlarında yerləşdiyindən enerjinin əhəmiyyətli bir hissəsi isitmə üçün xərclənməyə məcburdur. Bununla əlaqədar olaraq, mütəmadi olaraq sürücüdə istiliyin saxlanması və lazım gəldikdə oradan çıxarılması problemini həll etmək lazımdır.
Əksər hallarda yığılmış istilik enerjisinin yüksək sıxlığına və onun saxlanmasının hər hansı əhəmiyyətli dövrlərinə nail olmaq mümkün deyil. Mövcud effektiv cihazlarbəzi xüsusiyyətlərinə və yüksək qiymətinə görə geniş tətbiq üçün uyğun deyil.
İstilik tutumuna görə yaddaş
Bu, ən qədim yollardan biridir. Maddənin qızdırıldığı zaman istilik enerjisinin yığılması və soyudulduqda istilik ötürülməsi prinsipinə əsaslanır. Bu cür sürücülərin dizaynı olduqca sadədir. Bu, hər hansı bir bərk maddənin bir parçası və ya maye soyuducu ilə qapalı bir konteyner ola bilər. İstilik enerjisi akkumulyatorları çox uzun xidmət müddətinə malikdir, enerjinin yığılması və sərbəst buraxılması dövrünün demək olar ki, qeyri-məhdud saydadır. Lakin saxlama müddəti bir neçə günü keçmir.
Elektrik enerjisi anbarı
Elektrik enerjisi müasir dünyada onun ən əlverişli növüdür. Buna görə elektrik saxlama cihazları geniş istifadə olunur və ən çox inkişaf etdirilir. Təəssüf ki, ucuz cihazların xüsusi tutumu kiçikdir və yüksək xüsusi gücü olan qurğular çox bahalı və qısa ömürlüdür. Elektrik enerjisi saxlama cihazları kondansatörlər, ionistorlar, batareyalardır.
Kondensatorlar
Bu, enerji saxlamağın ən kütləvi növüdür. Kondansatörler -50 ilə +150 dərəcə arasında olan temperaturda işləməyə qadirdir. Enerjinin yığılması-qaytarma dövrlərinin sayı saniyədə on milyardlarla ölçülür. Bir neçə kondensatoru paralel birləşdirərək, asanlıqla tələb olunan tutumu əldə edə bilərsiniz. Bundan əlavə, dəyişən kondansatörlər var. Belə kondansatörlərin tutumunun dəyişdirilməsi mexaniki və ya elektrik və ya temperaturla edilə bilər. Çox vaxt dəyişən kondansatörlərdə tapıla bilərsalınım dövrələri.
Kondensatorlar iki sinfə bölünür - polar və qeyri-qütb. Qütbün (elektrolitik) xidmət müddəti qeyri-qütbdən daha qısadır, onlar xarici şəraitdən daha çox asılıdır, lakin eyni zamanda daha böyük xüsusi tutuma malikdirlər.
Enerji saxlama kondansatörləri çox uğurlu cihazlar olmadığı üçün. Onlar aşağı tutumlu və saxlanılan enerjinin əhəmiyyətsiz xüsusi sıxlığına malikdirlər və onun saxlanma müddəti saniyələrlə, dəqiqələrlə, nadir hallarda saatlarla hesablanır. Kondansatörlər əsasən elektronika və elektrik enerjisi mühəndisliyində tətbiq tapmışdır.
Kondensatorun hesablanması, bir qayda olaraq, çətinlik yaratmır. Müxtəlif növ kondansatörlər haqqında bütün lazımi məlumatlar texniki təlimatlarda təqdim olunur.
İonistorlar
Bu cihazlar qütb kondensatorları və batareyalar arasında aralıq mövqe tutur. Onlara bəzən "superkapasitorlar" da deyilir. Müvafiq olaraq, onların çox sayda doldurma-boş altma mərhələsi var, tutumu kondansatörlərdən daha böyükdür, lakin kiçik batareyalardan bir qədər azdır. Enerji saxlama müddəti bir neçə həftəyə qədərdir. İonistorlar temperatura çox həssasdırlar.
Güc batareyaları
Çox enerji yığmalı olduğunuz halda elektrokimyəvi batareyalar istifadə olunur. Qurğuşun turşusu cihazları bu məqsəd üçün ən uyğundur. Onlar təxminən 150 il əvvəl icad edilmişdir. Və o vaxtdan bəri akkumulyator qurğusuna prinsipial olaraq yeni heç nə daxil edilmədi. Bir çox ixtisaslaşmış modellər meydana çıxdı, komponentlərin keyfiyyəti əhəmiyyətli dərəcədə artdı,batareyanın etibarlılığı. Maraqlıdır ki, müxtəlif istehsalçılar tərəfindən yaradılan batareyanın cihazı müxtəlif məqsədlər üçün yalnız kiçik detallarda fərqlənir.
Elektrokimyəvi akkumulyatorlar dartma və işə salmağa bölünür. Dartma elektrik nəqliyyatında, fasiləsiz enerji təchizatında, elektrik alətlərində istifadə olunur. Belə batareyalar uzun vahid boşalma və onun böyük dərinliyi ilə xarakterizə olunur. Başlanğıc batareyaları qısa müddətdə yüksək cərəyan verə bilər, lakin dərin boşalma onlar üçün qəbuledilməzdir.
Elektrokimyəvi batareyaların məhdud sayda doldurma-boş altma dövrü var, orta hesabla 250-dən 2000-ə qədər. İstifadə edilməsə belə, bir neçə ildən sonra sıradan çıxır. Elektrokimyəvi batareyalar temperatura həssasdır, uzun doldurma müddəti tələb edir və ciddi texniki qulluq tələb edir.
Cihaz vaxtaşırı doldurulmalıdır. Avtomobildə quraşdırılmış akkumulyator generatordan hərəkətdə doldurulur. Qışda bu kifayət deyil, soyuq akkumulyator şarjı yaxşı qəbul etmir və mühərriki işə salmaq üçün elektrik istehlakı artır. Buna görə də batareyanı isti otaqda xüsusi şarj cihazı ilə əlavə olaraq doldurmaq lazımdır. Qurğuşun turşusu cihazlarının əhəmiyyətli çatışmazlıqlarından biri onların ağır çəkisidir.
Az enerjili cihazlar üçün batareyalar
Aşağı çəkiyə malik mobil cihazlar tələb olunarsa, aşağıdakı batareya növlərini seçin: nikel-kadmium,litium-ion, metal-hibrid, polimer-ion. Onların daha yüksək xüsusi tutumu var, lakin qiymət daha yüksəkdir. Onlar cib telefonlarında, noutbuklarda, kameralarda, videokameralarda və digər kiçik cihazlarda istifadə olunur. Müxtəlif növ batareyalar öz parametrlərinə görə fərqlənir: doldurma dövrlərinin sayı, saxlama müddəti, tutumu, ölçüsü və s.
Yüksək güclü litium-ion batareyaları elektrik avtomobillərində və hibrid avtomobillərdə istifadə olunur. Onlar yüngül çəki, yüksək xüsusi tutum və yüksək etibarlılıqdır. Eyni zamanda, litium-ion batareyaları çox alovlanır. Alovlanma qısa qapanma, işin mexaniki deformasiyası və ya məhv edilməsi, batareyanın doldurulması və ya boşaldılması rejimlərinin pozulması nəticəsində baş verə bilər. Litiumun yüksək aktivliyinə görə yanğını söndürmək olduqca çətindir.
Batareyalar bir çox cihazların əsasını təşkil edir. Məsələn, telefon üçün enerji saxlama qurğusu dayanıqlı, suya davamlı korpusa yerləşdirilən yığcam xarici batareyadır. Bu, cib telefonunuzu doldurmağa və ya enerji ilə doldurmağa imkan verir. Güclü mobil enerji saxlama cihazları istənilən rəqəmsal cihazları, hətta noutbukları da doldurmağa qadirdir. Belə cihazlarda, bir qayda olaraq, yüksək tutumlu litium-ion batareyaları quraşdırılır. Ev üçün enerji ehtiyatı da batareyalar olmadan tamamlanmır. Ancaq bunlar daha mürəkkəb cihazlardır. Batareyaya əlavə olaraq, bunlara şarj cihazı, idarəetmə sistemi və çevirici daxildir. Cihazlar həm sabit şəbəkədən, həm də digər mənbələrdən işləyə bilər. Çıxış gücü orta hesabla 5 kVt-dır.
Sürücülərkimyəvi enerji
Sürücülərin "yanacaq" və "yanacaqsız" növlərini fərqləndirin. Onlar xüsusi texnologiyalar və tez-tez böyük yüksək texnologiyalı avadanlıq tələb edir. İstifadə olunan proseslər müxtəlif formalarda enerji əldə etməyə imkan verir. Termokimyəvi reaksiyalar həm aşağı, həm də yüksək temperaturda baş verə bilər. Yüksək temperatur reaksiyaları üçün komponentlər yalnız enerji əldə etmək lazım olduqda tətbiq edilir. Bundan əvvəl onlar ayrı-ayrılıqda, müxtəlif yerlərdə saxlanılır. Aşağı temperatur reaksiyaları üçün komponentlər adətən eyni qabda olur.
Yanacaqla enerji saxlama
Bu üsul iki tamamilə müstəqil mərhələni əhatə edir: enerjinin yığılması (“doldurma”) və onun istifadəsi (“boş altma”). Ənənəvi yanacaq, bir qayda olaraq, böyük bir xüsusi enerji tutumuna, uzunmüddətli saxlama imkanına və istifadə rahatlığına malikdir. Amma həyat bir yerdə dayanmır. Yeni texnologiyaların tətbiqi yanacağa artan tələblər qoyur. Tapşırıq mövcud təkmilləşdirmə və yeni, yüksək enerjili yanacaqların yaradılması ilə həll edilir.
Yeni nümunələrin geniş şəkildə tətbiqinə texnoloji proseslərin kifayət qədər inkişafı, işdə yüksək yanğın və partlayış təhlükəsi, yüksək ixtisaslı kadrlara ehtiyac və texnologiyanın yüksək qiyməti mane olur.
Yanacaqsız kimyəvi enerji anbarı
Bu tip saxlamada enerji bəzi kimyəvi maddələri digərlərinə çevirərək saxlanılır. Məsələn, sönmüş əhəng qızdırıldıqda sönməmiş əhəng vəziyyətinə keçir. Boş altma zamanı yığılmış enerjiistilik və qaz şəklində buraxılır. Əhəng su ilə söndürüldükdə məhz belə olur. Reaksiya başlaması üçün adətən komponentləri birləşdirmək kifayətdir. Əslində, bu, bir növ termokimyəvi reaksiyadır, yalnız yüzlərlə və minlərlə dərəcə temperaturda davam edir. Buna görə də istifadə olunan avadanlıq daha mürəkkəb və bahalıdır.
