Химическое аккумулирование

Природные энергетические ресурс ы - в виде ископаемою топлива являются аккумуляторами солнечной энергии.

на основе экзотермических реакций - Энергия может удерживаться в химических элементах и выделятся в процессе горения.

электрохимические - на основе водорода и гальванические элементы.

Водород.

Перспективным направлением является получение водорода на основе электролиза воды. Водород — экологически чистое топливо, при сгорании которого выделяется вода. В виде газа он может быть накоплен, передан на расстояние и сожжен для получения тепловой энергии. Единственным продуктом сгорания водорода является вода: не образуется никаких загрязняющих веществ. Хранить водород в больших количествах непросто. Он может храниться под давлением с максимальным значением 150 атм. Наиболее обещающий способ - использование подземных каверн, подобных тем, из которых добывается природный газ. Но хранение газа - даже под высоким давлением - требует значительных объемов. Использование водорода как топлива для средств транспорта - не новость. Автобус, сконструированный компанией «Крайслер», отличается тем, что запасы водорода (баллоны установлены на крыше) хватает на 300 км при скорости до 80 км в час. Новинка уже используется в Гамбурге, Лондоне, Амстердаме, Рейкьявике, Стокгольме и др. городах Европы.

Физическое аккумулирование позволяют аккумулировать теплоту и механическую энергию. В течение короткого периода сами здания можно использовать в качестве аккумуляторов тепла. Отметим, что в качестве аккумулирующей тепло среды предпочтительнее использовать вместо воды скальные породы. Показан пример использования аккумулятора тепла в виде грунтового теплообменника.

В последние годы в Нидерландах широкое распространение получили установки подземного аккумулирования тепла и холода в водоносных пластах. Такие установки позволяют сэкономить порядка 50-75 % эксплуатационных затрат на тепло- и холодоснабжение.

Система подземного аккумулирования энергии состоит из двух скважин, через которые откачивается или закачивается вода, являющегося аккумулирующей средой. Одна скважина используется для аккумулирования тепла, другая - холода. Скважины находятся на расстоянии нескольких десятков метров друг от друга, исключающем взаимное влияние теплого и холодного "колоколов". Лето. Вода из холодной скважины водоносного слоя с температурой 7-10°С откачивается в теплообменнике отдает холод потребителю (например, в систему кондиционирования воздуха). После этого уже с более высокой температурой она закачивается обратно в водоносный пласт через теплую скважину. Зима. Как только у потребителя возникает потребность в тепле, направление процесса меняется.

Тепловое аккумулирование плодотворно и при использовании "отходов" тепла, возникающих в процессе работы различных установок - вторичные энергоресурсы. Запастись на три месяца теплом для обогрева жилого дома - вполне решаемая задача. Правда при этом важно не только сделать хороший проект, но и грамотно его реализовать. Использование в качестве рабочего вещества некоторых солей, Например, глауберову соль (Na₂SO₄×10H₂O) можно использовать для аккумулирования тепла уже при комнатной температуре. При 32 ^оС она разлагается на насыщенный раствор N₂SO₄ и дает 250 кДж/кг» 650 МДж/м³ тепловой энергии.

Электрическое аккумулирование.

Электричество - наиболее совершенная форма энергии, и поэтому в направлении поисков дешевых и эффективных методов его аккумулирования делаются огромные усилия. Устройство допускающее как поглощение, так и выдачу электроэнергии, называют электрической аккумуляторной батареей или электрическим аккумулятором.

Свинцово-кислотный аккумулятор. Наиболее известен и широко используется свинцово-кислотный аккумулятор, изобретенный Планте в 1860 г. Такой аккумулятор набирается из отдельных элементов. Как и в любом электрохимическом элементе, здесь имеются две пластины-электроды, помещенные в проводящий раствор-электролит. В качестве электролита используется серная кислота. На практике нельзя допускать разряда аккумулятора более чем на 50% от запасенной энергии, в противном случае он будет разрушаться.

Топливные элементы. Топливный элемент преобразует химическую энергию топлива непосредственно в электрическую, минуя промежуточную стадию сжигания. Аналогично аккумулятору топливный элемент имеет два электрода, разделенных электролитом. Крупномасштабные топливные элементы не дают существенной экономии. В связи с эти считается предпочтительным создание сравнительно небольших станций местного значения мощностью до 100 кВт. Интересно, что отдельное здание можно было бы с помощью топливных элементов обеспечивать и электроэнергией, и теплом. Основной причиной, по которой топливные элементы не находят пока широкого применения, является их высокая установочная стоимость (более 2000 долл./кВт).

Аккумулирование механической энергии проводится с помощью Гидроаккумуляторов. Гидроаккумулирующие станции используют два резервуара - верхний и нижний. Когда в энергосистеме имеется избыток мощности, вода закачивается в верхний бассейн, обеспечивая генерирование электроэнергии. На практике в ГАЭС используют агрегаты, работающие в двух режимах: как насосы, и как турбины.

Комбинированное использование возобновляемых источников и аккумуляторов энергии

В последнее время возрос спрос на альтернативные источ­ники питания для постоянного энергоснабжения. Многие покупают дизельную электростанцию. Имея дизель в качестве резерва, можно не беспокоиться о коротких отключениях электричества. Если использовать аппарат пе­риодически, включая его лишь в аварийных ситуациях, то расходы покажутся не таки­ми огромными.

Итак: Аккумулирование энергии позволяет обеспечить:

• бесперебойное энергоснабжение потребителей за счет накопления избыточной энергии и последующего ее использования в периоды отсутствия или недостатка энергоснабжения.

Электрические станции вырабатывают электрическую и тепловую энергию для нужд народного хозяйства страны и коммунально-бытового обслуживания.

В зависимости от источника энергии различают:

тепловые электростанции (ТЭС);ТЭЦ (теплоэлектроцентраль; ГРЭС (государственная районная электростанция)

гидроэлектрические станции (ГЭС);

атомные станции (АЭС)

- геотермальная; ВЭС- ветровая; СЭС- солнечная; ПЭС- приливная