2.7. Электрические системы аккумулирования энергии

К электрическим системам аккумулирования энергии относятся электростатические и индуктивные системы.

Электростатическая система

Электростатическая система (Рис.30а) – емкостный накопитель принципиально представляет собой помещенный в вакуум электрический конденсатор, при подключении которого к внешнему источнику тока осуществляется его зарядка благодаря ориентации, смещению диполей диэлектрика и созданию разности потенциала между пластинами, при этом энергия аккумулируется в форме энергии однородного электрического поля. После отключения внешнего источника конденсатор остается заряженным в течение значительного времени. Скорость утечки заряда определяется состоянием изоляции. При замыкании конденсатора на потребителя запасенная энергия подается во внешнюю электрическую цепь.

Рис.30. Принцип действия: а – емкостного накопителя энергии; б – индуктивного накопителя энергии; Е – напряженность электрического поля; ±q – электрический заряд на обкладках конденсатора

Индуктивная система

Индуктивная система (Рис.30б) конструктивно представляется катушкой индуктивности (соленоидом) с полым сердечником, при подсоединении которой к внешнему источнику в цепи протекает постоянный ток, создающий внутри и вокруг нее постоянное магнитное поле. Электрическая энергия аккумулируется в виде энергии магнитного поля.

После отключения внешнего источника магнитное поле исчезает, а накопленная энергия поступает обратно в электрическую цепь. Обычные катушки индуктивности как накопители энергии практического значения иметь не могут в силу их неспособности сохранять энергию сколько-нибудь длительное время. Практический интерес представляют сверхпроводящие катушки индуктивности с криогенной системой охлаждения, имеющие активное сопротивление равное нулю и способные сохранять накопленную энергию в течение 10-12 часов. Однако такие системы достаточно дороги.

Индуктивные и емкостные накопители могут подключаться через выпрямители к электрической сети переменного тока. На сегодняшний день конструкций подобных накопителей, имеющих удовлетворительные промышленные характеристики, пока не создано.

3.8. Химические системы аккумулирования энергии

Химические системы аккумулирования энергии предполагают ее накопление в форме энергии связи электронов с ядрами в атомах или связи атомов в молекулах. Пример механизма химического аккумулирования энергии - реакция, протекающая у электродов электрических батарей - электрохимических аккумуляторов.

Электрическая батарея – комбинация включенных параллельно или последовательно двух и более электрохимических элементов. Она заряжается путем питания от внешнего источника электрической энергией, которая в электрохимических элементах преобразуется в химическую энергию, а при подключении на внешнюю нагрузку (потребителя) снова выдает электрическую энергию. Таким образом, электрохимический аккумулятор работает в режиме «заряд-разряд».

Наиболее распространенным на сегодняшний день типом аккумуляторов является свинцово-кислотный аккумулятор, принципиальная схема электрохимического элемента которого представлена на Рис. 31.

Рис.31. Принципиальная схема электрохимического элемента

В электролит – слабо концентрированную серную кислоту погружены анод из пористого свинца Рb, служащий топливом и отдающий электроны, и катод – набор сеток, заполненных перекисью свинца , на котором происходит восстановление (поглощение) электронов с веществом-окислителем. Реакции, протекающие в электрохимическом элементе в режиме разряда при подключении на внешнюю нагрузку, имеют вид:

на аноде – ,

на катоде – .

Аккумулятор работает до тех пор, пока оба электрода не покроются сульфатом свинца , а его восстановление осуществляется зарядкой путем подключения к внеш­нему источнику напряжения [58].

1 http://www.src-vertical.com/wind_geography/wind_russia/

1 http://www.src-vertical.com/wind_geography/wind_russia/

1 http://www.altalgroup.com/wind.htm

1 http://web.ru/conf/kuril_kam2005/title4.html

1http://www.baltfriends.ru/node/67

1 http://www.baltfriends.ru/node/67

1 http://www.imemo.ru/ru/conf/2010/251010/popel.pdf

1 http://www.inset.ru/r/tech.htm