Теплотворная способность аккумуляторов
- Категория: Поддержка по аккумуляторным батареям
- Опубликовано 25.07.2016 12:05
- Автор: Abramova Olesya
С древних времен древесина была самым легкодоступным топливом для человечества, но уже во времена средних веков король Генрих VIII (1491-1547) был обеспокоен тем, что Англия не может запасать достаточного количества дров для обогрева, приготовления пищи и строительства домов, вследствие чего он призвал население бережнее относиться к этому ресурсу. Начало добычи угля в 1700-х не только помогло преодолеть дефицит древесины, но и через некоторое время поспособствовало промышленной революции. Были у угля и недостатки - из-за его массового использования небо над крупными городами затянулось дымом, а у жителей возникали проблемы со здоровьем.
В 1859 году была обнаружена нефть, сначала в Пенсильвании, а затем в Техасе. К 1900 году ключевым поставщиком нефти стал Ближний Восток, после Первой мировой войны к нему присоединились Мексика, Венесуэла и Иран, которые также обнаружили у себя крупные запасы этого углеводорода. Нефть стала дешевым, доступным и легко транспортируемым энергоносителем, безопасность и экологичность которого находится на приемлемом уровне; все это помогло нефти вскоре стать наиболее предпочтительным источником энергии.
Standard Range AGM | Deep Cycle Range AGM | Gellyte Range GEL |
10 - 12 лет / 600 циклов | 10 - 12 лет / 700 циклов | 10 - 12 лет / 750 циклов |
универсальная серия AGM | для глубоких разрядов AGM | универсальная серия GEL |
Как древесина была вытеснена углем, а он, в свою очередь, уступил нефти, так и логичным было бы предположить появление “убийцы” нефти, на роль которого сватали атомную энергетику и ждали от нее возможности получения неограниченного количества энергии при низких затратах. Наиболее распространенным топливом для атомных электростанций являются уран-235 и плутоний-239, причем в последнем сокрыто настолько много энергии, что его 1 кг этого вещества может произвести около 10 миллионов киловатт-часов электроэнергии. Известный популяризатор науки Дэвид Дитц (1897-1984) писал: «Вместо того, чтобы заправлять бак вашего автомобиля бензином два или три раза в неделю, вы сможете путешествовать в течение года на одной лишь грануле атомной энергии размером с горошину.»
В 1950-х годах на атомных электростанциях началось производство электроэнергии, появились первые атомные подводные лодки и авианосцы. Изначально государство было монополистом в сфере атомной энергетики, но со временем законодательство изменилось, дав возможность и частному сектору использовать силу атома. К сожалению, все это повлияло на безопасность. Наиболее серьезные инциденты случались на АЭС Три-Майл-Айленд в США, Чернобыле в Украине и Фукусиме в Японии. Огромные масштабы ущерба привели к замедлению роста атомной энергетики, в дополнение к этому до сегодня остается нерешенной проблема захоронения отработавшего топлива.
Ученые видели в водороде следующее энергетическое чудо, учитывая его неограниченные запасы и чистоту. Автомобили на топливных элементах [BU-210], использующих водород в качестве топлива, настолько экологически чистые, что горячую воду из их выхлопной системы можно использовать для заварки чая. Но для производства водорода нужно тратить очень много энергии, почти столько же сколько он и отдаст, и в связи с этим, несмотря на большие ожидания, энергия водорода стала несбыточной мечтой.
Marin GEL Range | Deep Cycle GEL Range | Solar GEL Range |
10 - 12 лет / 800 циклов | 10 - 12 лет / 800 циклов | 10 - 12 лет / 800 циклов |
для электромоторов лодок и катеров | для глубоких циклических разрядов | для солнечных электростанций |
Большая часть глобальной энергии генерируется путем сжигания углеводородов в виде нефти, природного газа и угля, которые являются остатками живой материи из прошлых геологических времен. Солнце, источник всей жизни, по сути законсервировало энергию в виде углеводородов, и стоит помнить, что их запасы не вечные. На рисунке 1 показаны различные виды топлива, используемые для выработки энергии. Уголь, наиболее распространенное топливо, вырабатывает наибольшее количество углекислого газа, доля природного газа составляет примерно половину от выбросов угля, нефть же находится в середине этого списка.
Рисунок 1: Глобальное производство электроэнергии по видам используемого топлива (данные Международного энергетического агентства за 2014 год). Уголь является недорогим энергоносителем, но производит примерно в два раза больше СО2 по сравнению с природным газом. Выработка СО2 нефтью находится на уровне примерно посередине между углем и природным газом.
На рисунке 2 можно увидеть удельную теплоту сгорания и эффективность различных источников энергии в ватт-часах на литр. Дизель и бензин с точки зрения удельной теплоты сгорания превосходят литий-ионные аккумуляторы. Любое отклонение от простого процесса горения для получения энергии будет приводить к более высоким затратам, но более важным моментом в этом процессе является минимизация выбросов парниковых газов (СО2).
Рисунок 2: Теплотворная способность. Дизель и бензин по этому параметру превосходят литий-ионные аккумуляторы. Эффективность преобразования заключается в тепловой мощности и не включает в себя трение и сопротивление.
* - CNG (от англ. compressed natural gas - сжатый природный газ) под давлением 250 бар (3.625psi)
** - водород под давлением 350 бар (5.000psi)
В таблице 3 приводится краткая информация о теплотворной способности древних и современных видов топлива исходя из массы (кг) и объема (л). За исключением лидерства водорода в теплотворной способности по массе, в остальном преимущество держат углеводороды.
Топливо |
Количество энергии на единицу массы (Вт*ч/кг) |
Количество энергии на единицу объема (Вт*ч/л) |
Водород (350 бар)* |
39.300 |
750 |
Жидкий водород* |
39.000 |
2.600 |
Пропан |
13.900 |
6.600 |
Бутан |
13.600 |
7.800 |
Дизельное топливо |
12.700 |
10.700 |
Бензин |
12.200 |
9.700 |
Природный газ (250 бар) |
12.100 |
3.100 |
Животный жир |
10.500 |
9.700 |
Этанол |
7.850 |
6.100 |
Черный уголь (твердый) |
6.600 |
9.400 |
Метанол |
6.400 |
4.600 |
Древесина (в среднем) |
2.300 |
540 |
Li-cobalt аккумулятор |
150 |
330 |
Li-manganese аккумулятор |
120 |
280 |
Маховик |
120 |
210 |
NiMH аккумулятор |
90 |
180 |
Свинцово-кислотный аккумулятор |
40 |
64 |
Сжатый воздух |
34 |
17 |
Суперконденсатор |
5 |
73 |
Таблица 3: Плотность энергии различных видов топлива и устройств ее накопления. Ископаемое топливо содержит примерно в 100 раз больше энергии на единицу массы в сравнении с Li-ion аккумуляторами.
Данные взяты из разных источников и являются приблизительными.
* - У водорода самое высокое содержание энергии на единицу веса (Вт*ч/кг), но именно соотношение объема с количеством энергии показывает правдивую картину с точки зрения хранения и доставки. Дизельное топливо имеет почти в 14 раз большую удельную энергию по сравнению с водородом при равном объеме (750 Вт*ч/л при давлении 350 бар или 5.000psi)
Тяговые аккумуляторы Trojan (USA)
Trojan Marine RV | AGM Deep Cycle | Trojan GEL Deep Cycle |
10 - 12 лет / 700 циклов | 10 - 12 лет / 600 циклов | 10 - 12 лет / 800 циклов |
для речного и морского траспорта | для электромоторов, солнечных электростанций, высоких нагрузок |
Нефть и природный газ можно извлечь из недр земли относительно дешево и без особых подготовительных работ. Водород, в противоположность углеводородам, требует энергии для добычи и его к тому же трудно хранить. Когда выбирается топливо для отопления или для транспорта, то главным фактором служит именно экономическая составляющая. Экологические проблемы в таких случаях отходят на второй план. Ископаемое топливо является одним из самых дешевых, эффективных и легкодоступных видов энергоносителя, но экологический вред при их потреблении в больших масштабах может стать довольно серьезной проблемой.
Последнее обновление 2016-03-06
Контроль и защита аккумуляторов
Батарейный монитор | Защита от глубокого разряда | Батарейный балансир |
контроль более 25 параметров, история и синхронизация | защита от низкого и высокого напряжения, возможность регулировки | для 12, 24, 36 и 48В систем, возможность параллельного подключения |