Возобновляемые и ресурсосберегающие источники энергии (1). Возобновляемые и ресурсосберегающие источники энергии

• Название: Возобновляемые и ресурсосберегающие источники энергии
• Дата: 22.08.2022
• Размер: 7.49 Mb.
• Имя файла: Возобновляемые и ресурсосберегающие источники энергии (1).doc
• Тип: Документы; #650481
• страница: 42 из 43

8.7. Аккумулирование электроэнергии

Устройство, допускающее как поглощение, так и выдачу электроэнергии, называют электрической аккумуляторной батареей, или электрическим аккумулятором.

Электрические аккумуляторы являются обязательной частью всех фотоэлектрических и небольших ветроэнергетических установок. Это неотъемлемая часть любого автомобиля и других транспортных средств.

Наиболее известен и широко используется свинцово-кислотный аккумулятор; у него напряжение на одном элементе 2,0…2,2 В.

Эти элементы соединяют обычно в батареи на 6 , 12 , 24 В и т.д., в зависимости от назначения. Кроме того, обычно эти батареи характеризуют емкостью в А·ч (6 А·ч, 30 А·ч, 45 А·ч, 55 А·ч, 60 и т.д.)

Существуют так называемые щелочные аккумуляторные батареи, но они обычно при разряде отдают меньший ток и капризны при коротких замыканиях, поэтому их используют реже для аккумулирования электроэнергии. Срок службы кислотных аккумуляторов 4…5 лет (максимум 7 лет) при соблюдении всех необходимых правил эксплуатации. Детальное описание принципа работы и режима эксплуатации аккумуляторов приведено в [8].

8.8. Механическое аккумулирование.
Гидроаккумулирующие электростанции

Под механическим аккумулированием понимают обычно системы или устройства, позволяющие аккумулировать энергию от возобновляемых или истощаемых источников – путем преобразования кинетической или потенциальной энергии тел или потоков в электрическую энергию. Так, гидроэнергетические системы приводятся в действие приподнятыми потоками, мощность которых P = p g Q₀ H, где Q₀ – расход воды в заданном сечении, а Н – высота падения потока, p– плотность воды, g – ускорение свободного падения.

Так как Q₀ потока зависит от количества выпадения осадков, что не всегда соответствует по ритму потребности в энергии, все крупные гидроэнергетические системы имеют водохранилища, обеспечивающие аккумулирование энергии. Вода накапливается в водохранилище до высоты Н и проходит через турбины при управляемом расходе. Например, потенциальная энергия, запасаемая с помощью плотины высотой 100 м, обладает плотностью энергии ω = 1,0 МДж/м³. Хотя эта величина сравнительно не велика, полная энергия, накапливаемая в водохранилищах, может быть огромной.

Работающие в двух режимах гидроаккумулирующие станции (ГАЭС) используют два резервуара – верхний и нижний. Когда в энергосистеме имеется избыток мощности, вода закачивается в верхний бассейн. При увеличении потребности в энергии воду пропускают через турбины в нижний бассейн, обеспечивая генерирование электроэнергии.

На практике в ГАЭС используют агрегаты, работающие как в генераторном, так и в насосном режимах, используя один и тот же двигатель (генератор) – обычно синхронного типа.

Существует большое число крупных ГАЭС, которые используются для выравнивания колебаний потребностей энергосистемы. Это обеспечивает работу ТЭС и АЭС и других электростанций с постоянной нагрузкой в наиболее эффективном режиме.

Однако использование ГАЭС сопряжено с рядом трудностей или препятствий. Так сооружение ГАЭС ограничено вследствие топографических, геологических, гидрологических и экономических условий.

В табл. 8 приводятся сравнительные параметры рассмотренных типов аккумуляторов энергии.

Таблица 8.1

Сравнительные параметры различных аккумуляторов энергии

Тип аккумулятора энергии	Экономическая и оптимальная мощность, МВт	Удельные капитальные затраты, относит.ед.	КПД, %	Ожидаемый срок службы, лет
Тепловые	50–200	1,65	75–85	30
Воздушные	200–1000	1,05–1,33	до 75	20
СПИН	до 3000	1,1–1,5	80–90	30
Емкостные	200–2000	0,87	90–95	30
Водородные	20–50	3,45–4,45	25–30	30
ГАЭС	200–2000	1,0	70–75	50

Анализируя приведенные числовые параметры (табл. 8.1), замечаем, что, по всей видимости, в крупных энергосистемах находят широкое применение ГАЭС и ЕН, хотя для устойчивой работы энергосистем используются и другие накопители, удобные в том или другом отношении в заданном регионе. Мы детально не анализировали работу электрических аккумуляторов, так как они для мощных энергосистем, по сравнению с другими мощными накопителями, неконкурентоспособны, но они являются обязательным элементом любой солнечной фотоэлектрической станции и небольшой ВЭУ.