2.2. Область применения аккумуляторов энергии

Основными областями применения аккумуляции энергии могут быть следующие: ¹

1. Телекоммуникации (сотовая связь, телерадиопередатчики, ретрансляторы);

2. Катодная защита (газопроводы или другие металлические конструкции);

3. Военное назначение (отдаленные базы, охрана Границы, станции наблюдения);

4. Общее назначение (электрификация деревень, отдаленные больницы, помещения для проведения культурных и общественных мероприятий, холодильное производство, отдаленные здания);

5. Отдых и туризм (кемпинг, природные парки, аттракционы и рестораны);

6. Водоснабжение (подача воды, опреснение воды, обработка сточных вод);

7. Сетевое использование (источник бесперебойного питания для критических нагрузок, резервный источник энергии для небольших фабрик, электросети);

8. Прочее назначение (сельскохозяйственное применение, тушение лесных пожаров, аварийный источник энергии при стихийных бедствиях).

В современном мире люди пользуются огромным разнообразием всевозможных аккумуляторов, жизнь без которых уже немыслима. Взять хотя бы сотовый телефон, ведь без аккумулятора его не возьмешь с собой, а электростанцию переносить очень трудно. Можно конечно прикрепить кабель, длина кабеля и будет определять расстояние, на которое можно отойти от источника энергии. 

 Прогресс диктует свои правила, и объемы выпуска аккумуляторов год от года растут. Если брать не по весу, а по количеству аккумуляторов, то самое массовое применение принадлежит аккумуляторам для телефонов. Небольшие объемы и вес диктуют свои требования к аккумуляторам. В телефонах используются четыре основных вида - никель кадмиевые Ni-Cd, никель металлогидридные Ni-MH, литий ионные Li-Ion, литий полимерные Li-Pol, но из-за малого веса и токсичности этих аккумуляторов прием в переработку практически не ведется. ²

Не менее массовое применение имеют аккумуляторы, применяемые для автомобильной и другой техники, здесь применение технических решений ограничено только усовершенствованием свинцовых пластин с помощью добавок, улучшающих отдачу энергии и продление срока службы. Если применять технологию от телефонов, то такой аккумулятор будет стоить довольно дорого.

Разнообразие всевозможных моделей велико, но вариант свинец и кислотный электролит пока остается приоритетным для использования в автомашинах, больших новшеств здесь не предвидится, варьируется только более лучшая защита свинца от разъедания, сокращение выпаривания электролита за счет специальных систем осаждения паров и обратного их попадания в аккумулятор. Еще несколько вариантов призваны сделать аккумулятор более удобным в плане обслуживания, электролит превращают в густой гель, это сокращает его выпаривание и в случае раскола корпуса кислота практически не выливается. ¹

Каждый аккумулятор энергии имеет какую-то свою наилучшую область применения.

Для аварийных осветительных сетей, питания приборов и установок электроэнергией в течение длительного времени (свыше часа) и там, где нужна электроэнер­гия при достаточной компактности аккумулятора и дли­тельном сроке консервации энергии, целесообразно при­менение того или иного (в зависимости от экономических соображений) типа электрохимического аккумулятора. ²

Для накопления энергии электростанций при их недогрузке (например, в ночное время) с выделением ее в часы пик в перспективе применимы батареи топливных элементов, гигантские маховичные, газовые и даже сверх­проводящие индуктивные аккумуляторы – тут все решают вопросы экономики. Пожалуй, наиболее компактными и надежными были бы супермаховичные аккумуляторы. В настоящее время для этих целей в основном строят гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС). ³

Для экологически безвредных систем сохранения и распределения энергии, а также для транспортных целей (в последнем случае совместно с маховиками для увеличения удельной мощности) и в ряде других случаев, где требуется длительное выделение электроэнергии, могут успешно применяться топливные элементы, в основном на водороде. Для накопления и использования экологи­чески безвредной энергии пригодны и тепловые аккумуля­торы плавления. Безусловно, везде, где энергию надо получить в виде тепловой, логика подсказывает примене­ние тепловых аккумуляторов. Экономия затрат на тепло в зданиях, коттеджах за счет запасенной тепловой энергией в ночное время и отдаче ее в дневные часы, при этом экономия достигается за счет разницы тарифов на стоимость электрической энергии в дневное и ночное время. Тепловой аккумулятор обладает неограниченным ресурсом работы. В летнее время тепловой аккумулятор очень интересно использовать в комплексе с солнечным коллектором. В данном случае запас тепла в аккумуляторе происходит за счет солнечной энергии. Переход на «ночной» тариф позволяет платить за электрическую энергию в три раза ниже по сравнению с обычным режимом работы. ¹ Однако не стоит забывать и об экономическом эффекте – его можно достичь в том случае, когда дневной тариф превышает ночной не менее чем в 2 раза. Это, например, Волгоградская, Иркутская, Московская области (Приложение 2, 3). Более точный расчет будет приведен в главе 3.3.

Для электромобилей, эксплуатируемых в городе, целесообразно использование гибридных схем, электро­химического и супермаховичного аккумуляторов.

Для  рекуперации  энергии торможения обычных автомобилей наиболее пригодны супермаховичные (они более компактны) или гидрогазовые (более просты и удоб­ны в эксплуатации) аккумуляторы.

Для транспортных машин небольшого радиуса дей­ствия (внутризаводской, взрывобезопасный транспорт и других) пригодны также комбинации газовых (гидрогазовых) аккумуляторов с тепловыми.

Для  общественного  городского  транспорта  типа автобусов, трамваев, поездов метро, а также внутризавод­ского транспорта наиболее перспективны супермахович­ные аккумуляторы. ²

Одной из перспективных сфер применения аккумуляторов энергии на железнодорожном транспорте являются линии, электрифицированные на постоянном токе, на которых в настоящее время имеют место проблемы с электроснабжением. Как полагают, применение роторных аккумуляторов энергии позволит компенсировать колебания напряжения в контактной сети и сгладить на 50% пики колебаний нагрузки, опасные для вспомогательного электрооборудования электроподвижного состава. В результате станет возможным повысить мощность и скорость находящихся в обращении поездов или увеличить частоту сообщений без необходимости в усилении системы электроснабжения. ³