- •Система аккумулирования электроэнергии для обеспечения надежности работы ээс
- •1. Современное состояние проблемы и тенденции
- •Направления использования снэ
- •2.Сравнительные характеристики различных накопителей энергии
- •Основные типы накопителей
- •Литий-ионные аккумуляторы
- •Суперконденсаторы
- •Расчетный циклический ресурс для различных аккумуляторных батарей в зависимости от глубины разряда по данным компании varta.
- •Гидронакопитель энергии гравитационного типа (гэгт)
Суперконденсаторы
Современные суперконденсаторы с рабочим напряжением 2,7…2.85В на основе нанопористых углеродных электродов и органических электролитов широко применяются в технике, благодаря высокой удельной энергии (5…7 Втч/кг), мощности (до 110 кВт/кг) и наработке – более 500 тыс. циклов в течение 100 тыс. часов. Современные суперконденсаторы (электрохимические двойнослойные конденсаторы) способны заряжаться и разряжаться большими токами, работоспособны в широком диапазоне температур (-50 ÷65оС), имеют линейную зависимость степени заряженности от напряжения, герметичные, необслуживаемые. Они не имеют конкурентов среди других накопителей электрической энергии при работе в условиях импульсных нагрузок во временном диапазоне 10-2 ÷1 с.
Исключительно высокая надёжность современных суперконденсаторов на основе нанопористых углеродных электродов и органических неводных электролитов, в сравнении с другими типами суперконденсаторов (так называемыми гибридными и «молекулярными» суперконденсаторами) связана с отсутствием электрохимических реакций, протекающих на электродах в процессе зарядки и разрядки. В электрохимических двойнослойных конденсаторах энергия на электродах накапливается за счёт диффузии и адсорбции ионов в двойном электрическом слое на поверхности электродов под воздействием электрического поля и отсутствуют параллельные электрохимические реакции.
Основные усилия разработчиков современных суперконденсаторов направлены на увеличение удельной энергии и удельной мощности накопителей энергии этого типа.
Вид Параметр |
Натрий-серные |
Ванадий-редоксные |
Свинцово-кислотные |
Цинк-бромидные |
Литий-ионные |
|
Напряжение разомкнутой цепи (НРЦ) |
(В) |
2.08 |
1.4 |
2.0 |
1.8 |
3.4-3.9 |
Удельная энерго-емкость |
Вт ч/кг |
350 |
80 |
35 |
- |
130 |
Вт ч/л |
100 |
40 |
- |
150 |
||
КПД (%) |
85 |
80 |
85 |
80 |
90-95 |
|
Температура (С0) |
280-350 |
40-80 |
5-50 |
20-50 |
-20 - +45 |
|
Электролит |
твердый композит (керамика+алюминий) |
Раствор оксида ванадия в воде |
Серная кислота |
Раствор бромида цинка в воде |
Не водные (спиртовые) растворы солей лития или полимерные (твердые) электролиты |
|
Вспомогательное оборудование (операции) |
Нагрев |
Насос |
Добавка воды |
Насос |
не требуется |
|
Сравнительные характеристики химических накопителей электроэнергии
Оценка применимости батареей различных технологий для систем накопления энергии По данным Sandia National Laboratories, США
Требования |
NaS |
VRB |
Pb |
ZnBr |
Li-ion** |
Большая мощность |
10 |
4 |
10 |
6 |
10 |
Высокая эффективность |
10 |
8 |
6 |
7 |
10 |
Низкая стоимость утилизации |
7 |
7 |
10 |
7 |
- |
4..10 часов работы при номинальной мощности |
8 |
10 |
6 |
5 |
- |
Низкая полная стоимость (за МВт*ч) |
9 |
7 |
10 |
7 |
- |
Низкая стоимость перемещения |
9 |
4 |
7 |
10 |
- |
Коммерческое (серийное) производство |
7 |
3 |
10 |
3 |
6 |
Количество циклов |
10 |
9 |
1 |
6 |
5 |
Срок службы |
10 |
6 |
3 |
5 |
5 |
Низкая стоимость обслуживания |
10 |
5 |
1 |
5 |
- |
Малая площадь размещения |
10 |
3 |
1 |
6 |
10 |
Итого, баллов |
108 |
66 |
75 |
68 |
- |