Человечество с самого начала своего существования научилось вырабатывать 4 вида энергии: тепловую, механическую, гравитационную и электрическую. Без них его развитие никогда бы не произошло. Сперва мы освоили тепловую энергию, путем разведения костра и отопления жилища дровами.
Через некоторое время научились добывать уголь, который привёл к появлению промышленности и изобретению парового двигателя, тем самым начав развитие эры механизмов. После открытия и добычи нефти и природного газа, были изобретены двигатели внутреннего сгорания. А буквально 2 века назад учёные научились создавать и хранить электричество, без которого сейчас невозможна комфортная жизнь любого человека. Буквально 70 лет назад мы перешли на массовое потребление бензина, дизтоплива и природного газа в огромных масштабах, даже не задумавшись к чему это приведёт, опьянев от комфорта и решив что так будет всегда.
Виды альтернативной энергетики
Но в конце 20 века пришлось столкнуться с глобальными проблемами, такими как глобальное потепление из-за неконтролируемых выбросов углекислого газа в атмосферу, истощения природных ископаемых и загрязнение окружающей среды при их добыче и бездумном использовании. В связи с нависшими угрозами пришлось срочно разрабатывать и создавать альтернативные источники энергии, которые помогут их решить и при этом конкурировать с традиционными источниками энергии.
Превращение одного вида энергии в другой | Физика 7 класс #49 | Инфоурок
И вот уже за 30 лет появились полностью отлаженные солнечная, ветровая, геотермальная, гидро и биоэнергетика, а сейчас в разработке есть другие виды, но пока они экономически не выгодны. Однако у всех альтернативных источников есть один большой недостаток − необходимость накопления энергии с возможностью долгого хранения и переноса в стабильном однородном состоянии, а традиционные источники уже сами являются готовыми аккумуляторами энергии, способными выдать её в любой момент и в нужном количестве. Так как же это можно сделать и какие виды накопителей вообще существуют на сегодняшний день? Об этом и пойдёт дальнейшая речь.
Электрические накопители энергии
Электрическая энергия — наиболее удобная и универсальная форма энергии в современном мире. По этому не удивительно, что электрические накопители наиболее распространённые и быстро развиваются. Вот их основные виды:
Накопители в виде электрохимических аккумуляторов
Виды литиевых аккумуляторов
Удобны и при правильном использовании полностью выполняют свою работу, но есть у них и существенные недостатки. Это сложное и дорогое производство, небольшой срок службы и необходимость правильной утилизации из-за опасности загрязнения окружающей среды, что также повышает их стоимость. Примерно через 10 лет мир может столкнуться с новой проблемой — огромным количеством использованных батарей и их дальнейшей утилизацией. На сегодняшний день самыми популярными являются Li-ion аккумуляторы, но мало кто задумывается что он как ископаемое и невосполнимое сырьё, добывается в небольших объёмах, а запасы его малы и ограничены. Сегодня разрабатываются и внедряются новые и уже известные аналоги литий-металлических источников энергии, таких как литий-железо-фосфатные, литий-титананые и литий-полимерные, а также альтернативные накопители электричества на основе натрия и калия с использованием неорганических и органических материалов.
Конденсаторы
Они обладают огромной скоростью накопления и отдачи энергии, при этом способны так работать в широком диапазоне температур долгие годы. Их суммарная ёмкость увеличивается до нужной величины путём параллельного подключения, как у традиционных аккумуляторных батарей. Делятся на 2 основных класса: неполярные (сухие) и полярные (содержат жидкий электролит).
Конденсаторы в электросхемах
Однако у них есть 2 основных недостатка. Во-первых, малая удельная плотность запасаемой энергии и потому малая ёмкость. Во-вторых, малое время хранения заряда, которое может быть несколько секунд или минут, реже несколько часов. Из-за этих недостатков сфера применения у них ограничена кратковременным накоплением заряда, достаточным для выпрямления, коррекции и фильтрации тока в электротехнике.
Суперконденсаторы (ионисторы)
Они являются своего рода промежуточным звеном между электролитическими (полярными) конденсаторами и электрохимическими аккумуляторами. От первых они унаследовали огромное количество циклов «заряда-разряда» (до 1 млн раз), а от вторых — невысокие токи зарядки и разрядки. Их ёмкость также находится в диапазоне между самыми энергоёмкими конденсаторами и небольшими АКБ. Также слабыми местами являются малый диапазон колебания температур и малое время хранения заряда — от нескольких часов до нескольких недель максимум.
Виды ионисторов
Применяются в отдельных сборках или в спарке с аккумуляторными блоками и преобразователем напряжения на предприятиях, требующих быстрого включения мощных по потреблению энергии приборов, способных создавать возмущения, скачки и просадки напряжения в электросети, приводящие к огромным экономическим потерям. Именно для постоянно высокого и качественного напряжения используют такие гибридные накопители энергии (технологии Smart Grid или умная сеть), где преобразователь распознает тип возмущения (кратковременное или долговременное) и использует заряд одной из сборок (ионистор или АКБ) для выравнивания напряжения.
Редокс-проточные аккумуляторные батареи
Проточные аккумуляторы являются новым видом, представляющим нечто среднее между топливным элементом и традиционных АКБ. Аббревиатура «редокс» произошла от технологии на основе ванадиевого электролита, под английским названием «Reduction-Oxidation».
Редокс-проточные аккумуляторы
Конструкция их такова, что электроды и основная масса электролитов, представляющих собой растворы металлических солей (ванадиевая соль) и серной кислоты, находятся отдельно друг от друга в 3 ёмкостях. В первой находится положительно заряженный электролит, во второй отрицательно заряженный, а посередине находится разделённый мембраной на две половины резервуар, с положительным (анод) и отрицательным (катод) электродами, обеспечивающими ионный обмен с электролитами и генерацию электричества в ходе окислительно-восстановительных реакций.
Схема утройства проточных аккумуляторов
Сам раствор из 2 емкостей прокачивается через резервуар с мембраной при помощи насосов в разных направлениях. В одну сторону прокачки на электродах вырабатывается напряжение, а когда аккумулятор необходимо зарядить, направление прокачки изменяется на противоположное.
Их преимуществами являются надёжность, простота зарядки, быстрое реагирование на изменение нагрузки или перегрузки по номинальному току, большое количество циклов «заряд-перезаряд» (до 10000 раз), срок работы 10-20 лет, мощность регулируется объёмом емкостей для хранения электролита.
Недостатками являются токсичность, редкость и высокая стоимость самого ванадия, что делает эксплуатацию и обслуживание дорогой и небезопасной. Также сама конструкция должна быть надёжной и зафиксированной горизонтально.
Наиболее подходит для промышленного использования и как аккумулирующая часть для систем альтернативной (зелёной) энергетики. Однако на сегодняшний день проходят испытания с другим составом электролита, на органической основе водного раствора молекул хинона, содержащегося в древесине, а в качестве электродов используется PEDOT-полимер. Все эти материалы и растворы экологически безопасны и легко поддаются переработке, а в последствии могут составить большую конкуренцию или замену в будущем литиевым элементам в больших объёмах накопления и хранения электроэнергии.
Тепловые накопители энергии
Основным источником для накопления энергии тепла, является солнце. По этому очень нужно было создать накопители, аккумулирующее и хранящие долгое время непосредственно само тепло, с возможностью получить его обратно. Существуют тепловые аккумуляторы с твёрдым (базальтовый камень, песок, чугун) либо плавящимся (специальный стойкий к испарению состав масла, расплавленная жидкая соль) теплоаккумулирующим материалом; жидкостные; паровые; термохимические и с электронагревательным элементом (радиаторы и регистры). Подключаются к газовым, твердотопливным, солнечным и комбинированным системам. Для создания электричества и обогрева наиболее подходит тепловой аккумулятор с твердым либо павящимя материалом, из-за экономической наиболее выгодного накопление энергии за счет теплоёмкости, а остальные виды (плавление-кристализация, испарение-конденсация) не обладают экономически выгодным для выработки большого количества энергии, нужным КПД.
Схема подключения и работы теплового аккумулятора
Классическим примером теплового аккумулятора может служить русская печь, а сегодня в современном частном доме её может заменить тепловой аккумуляторный бак с горячей водой и внешним теплоизолирующим кожухом, встроенный в систему отопления. На более высокий КПД накопителя влияют: удельная теплоёмкость, отвечающая за теплоёмкость массы вещества; объёмная теплоёмкость, теплопроводность и качественная внешняя изоляция, снижающая теплопотери.
При правильном расчёте всех 4 составляющих можно добиться наилучших результатов. С водой все более или менее понятно, два остальных элемента применяются в довольно необычном виде в солнечных электростанциях башенного, тарелочного и гибридного типа. Расплавленная соль в жидком виде нашла применение в башенном типе из-за текучести, большой удельной теплоёмкости и теплопроводности, нагреваясь в баке на вершине башни и свободно циркулируя по трубам как любой жидкий теплоноситель. Теплоносители в виде чугуна, камня и песка получили применение в тарелочном и гибридном, сочетающим части и элементы конструкции башенного и тарелочного типов. Наилучшими и работающими примерами являются:солнечная электростанция «India One Solar Thermal Power Plant» в Маунт-Абу (Раджастхан, Индия); электростанция типа «Beam-Dawn Tower» расположенная возле города Юмен (провинция Гань су, Китай).
Схема устройства проекта Швейцарской солнечной электростанции
Также в Швейцарии разработан проект нового (5 поколения) типа солнечной электростанции с тепловым баком, закопанным в землю для более долгого хранения тепла, с потерей не более 10% в год.
Видео об устройстве солнечной электростанции в Индии
Видео об устройстве солнечной электростанции в Китае
Накопители гравитационной энергии
В накопителях этого типа груз для накопления потенциальной энергии поднимается вверх, а в нужный момент опускается обратно, возвращая эту энергию с пользой. Широко применяется как дополнительный временный источник питания в пиковые часы разгружая электросеть и как накопитель энергии, для альтернативных источников, таких как солнечная и ветровая электростанции, отдавая энергию, запасённую впрок, когда они не работают. Делится на 2 основных типа: твердотельные и жидкостные.
УЧИТЕЛЬ ТЕХНОЛОГИИ
Международный сайт по предмету Технология. Читайте книги наперёд. Выдали книгу в библиотеке, начните читать её раньше всех.
Страницы
Страницы
- Нравственность в семье
- Нравственность в школе
- Нравственность в обществе
На лето
Приветствие
Мир вам! Совсем скоро — 1 сентября — начнется долгожданный учебный год! Приветствую вас наилучшим приветствием на нашем сайте! Внимательно изучайте материал, и правильно выполните задания. Старайтесь!
Ребята, каждый из вас как бриллиант в руках мастера, старайтесь, сделайте так как нужно, станьте золотым фондом школы и пусть у вас дай Бог всё получиться! Школа и учителя — это родной дом. Постоянно учитесь. Ни на минуту ни прекращайте учить себя. Любите свою Родину, мечтайте, проявляйте интерес и побеждайте! Хочу сказать о важности воспитания уважения в педагогической среде.
Вот несколько причин, почему уважение важно в классе: Создает безопасное и инклюзивное пространство. Уважение помогает создать безопасную и инклюзивную учебную среду, в которой все учащиеся чувствуют, что их ценят и принимают.
Когда ученики чувствуют уважение, они с большей вероятностью выражают свои идеи и мнения, даже если они отличаются от своих одноклассников, что может привести к богатому обмену идеями. Способствует положительным отношениям: уважительное общение между учителями и учениками, а также между самими учениками может способствовать положительным отношениям и чувству общности в классе.
Это может привести к более благоприятной и совместной учебной среде. Улучшает успеваемость: когда учащиеся могут уважительно относиться друг к другу, они с большей вероятностью положительно реагируют на указания и инструкции, что может привести к улучшению успеваемости. Развивает социально-эмоциональные навыки: обучение уважению в классе может помочь учащимся развить социально-эмоциональные навыки, такие как эмпатия, понимание и разрешение конфликтов, которые имеют решающее значение для успеха в школе, на работе и в личных отношениях. Повышает эффективность учителя: уважение в классе может повысить эффективность учителя и поощрять активное и надлежащее участие в занятиях в классе. В целом, воспитание уважения в педагогической среде имеет важное значение для создания безопасной, инклюзивной и поддерживающей среды обучения, которая способствует позитивным отношениям, академическим успехам и социально-эмоциональному развитию.
- Home Мир вам!
- Министерству образования
- Учителю Teacher
- Неделя Технологии
- Технологическая карта (Видео)
- Видео уроки
- Источники
- УУД
- УУД Задания
- Презентации
- Бумажные модели
- —
- —
- Если ребенок не слушается
- Воспитание до школы
- Наставление родителям
- Воспитание
- Идеальная жена
- —
- —
- Обязанность перед родителями
- Личностный рост
- Финансовая грамотность
- Разговор о важном
- Духовное воспитание
- Доклад/требования
- —
- —
- Религиоведческая экспертиза
- ЯЗЫКИ ДРЕВНИХ | LANGUAGES OF THE ANCIENTS
- —
- —
- О сайте
- Об авторе
- —
- Калькулятор строительства
- Бизнес калькулятор
- —
- —
- Вконтакте
- Одноклассники
- —
- —
- —
- —
- —
Поиск по базе данных сайта
Популярные сообщения
Реверсивный инжиниринг (реинжиниринг, reverse-engineering) – процесс копирования объекта по уже готовому образцу, способ получения 3D-мо.
Тема: Механическая энергия.
Д/З Кратко законспектируйте тему урока. И изготовьте игрушку «Йо-йо».
Сканы лекций и готового изделия отправляйте в ЛС!
Сайт учителя Технологии: https://tehnologiya-111.blogspot.com/p/blog-page_94.html
Механическую энергию можно накапливать, чтобы потом было удобнее и быстрее использовать. Накопление энергии впрок называется аккумулированием . Слово «аккумулирование» происходит от латинского слова, означающего «накопление». Устройства, с помощью которых накапливают и сохраняют энергию, называются аккумуляторами .
Аккумуляторы механической энергии применялись с древних времён. При применении любого механического ручного инструмента происходит передача механической энергии от мышц человека обрабатываемому предмету, а в инструменте аккумулируется потенциальная и кинетическая энергия.
Таким образом, приблизительно 3 миллиона лет тому назад люди научились передавать и аккумулировать механическую энергию своими первыми примитивными ударными орудиями труда (например, каменным рубилом). Удельная кинетическая энергия, запасённая в ударном орудии труда (в булыжнике, молотке, топоре или т. п.) к моменту удара, зависит от скорости, которую человек способен сообщить этому орудию.
Потенциальную энергию можно аккумулировать в грузовых аккумуляторах, используемых в грузовых приводах (например, в маятниковых настенных часах). Первым же грузовым аккумулятором может считаться поднятый человеком камень. Аккумулятором потенциальной энергии служили тетива арбалета и поднятая гиря в механических часах. Примером аккумулятора механической энергии может быть спиральная пружина, установленная в механизме часов или заводной игрушке (см. рис. 10.3).
Примером аккумулятора потенциальной энергии является баллон с сжатым под большим давлением воздухом. Энергию сжатого газа можно использовать, например, для работы отбойным молотком.
Раскрученный массивный диск-маховик может долго сохранять кинетическую энергию (рис. 10.5). Его раскручивают до большого числа оборотов в минуту в камере, из которой выкачан воздух. Воздух тормозит вращение диска. Скорость вращения составляет 200—400 оборотов в секунду.
Такой супермаховик способен долго вращаться в камере, сохраняя полученную энергию.
Аккумуляторами потенциальной энергии могут служить большие бассейны с водой, расположенные на возвышенности (рис. 10.6, а).
Спуская поток воды по водоводу к турбине, можно, израсходовав накопленную потенциальную энергию воды, получить дополнительную электроэнергию (рис. 10.6, б), когда это необходимо. Словарь: аккумулирование энергии; аккумуляторы.
Источник: tehnologiya-111.blogspot.com
Технология. 5 класс. 1.Что такое аккумулирование? Что можно аккумулировать? 2. Приведите примеры аккумулирования энергии.
Поставьте вместо * цифры так, чтобы 5164∗∗∗
5164
∗
∗
∗
был максимальным числом, делящимся на 3 нацело.
3 года назад
Предмет: Биология, автор: kukumbr26
3 года назад
Предмет: ОБЖ, автор: margarita5612
3 года назад
Предмет: История, автор: Yarmalova22
6 лет назад
Предмет: Математика, автор: kotlina876
Для выплавки некоторого количества стали требуется 3 ч 30 мин. Сталевар-новатор решил снизить это время на 1 ч 15 мир. Сколько времени потребовалось на выплавку стали, если сталевар сумел снизить это время ещё на 20мин против обещеного?
Источник: sous-otvet.net