в чем измеряется энергоемкость

Значение слова «энергоёмкость»

Численным выражением энергоёмкости системы является показатель, представляющий собой отношение энергии, потребляемой системой, к величине, характеризующей результат функционирования данной системы.

Часто используются следующие способы расчета энергоемкости:

кВт⋅ч/ед. изделия (для электроэнергии); Гкал/ед. изделия (для тепла);ересчитанного в т у. т. электроэнергии и тепла); затраты на энергию и топливо/выручка предприятия; затраты на энергию и топливо/ВВП

Последняя величина, используется для оценки энергетической эффективности национальных экономик. Так, на конец 2009 года энергоёмкость России вдвое выше энергоёмкости Китая и в 2,5—3,5 раза выше, чем в США и странах Европы. В связи с чем было объявлено о намерении снизить к 2020 году энергоёмкость России на 40 % по отношению к 2007 году.

Численно значение энергоёмкости в некоторых расчетах принимается обратным значению коэффициента полезного использования энергии.

энергоёмкость

1. свойство по значению прилагательного энергоёмкий

Делаем Карту слов лучше вместе

Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!

Спасибо! Я стал чуточку лучше понимать мир эмоций.

Вопрос: спаться — это что-то нейтральное, положительное или отрицательное?

Источник

энергоемкость

Смотреть что такое «энергоемкость» в других словарях:

энергоемкость — энергоемкость … Орфографический словарь-справочник

энергоемкость — сущ., кол во синонимов: 1 • энергоёмкость (1) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

энергоемкость — Количество энергии, необходимое для получения единицы какого либо продукта или определенного результата, например, услуги. [ГОСТ Р 52104 2003] [СТО Газпром РД 2.5 141 2005] Тематики газораспределениересурсосбережение, обращение с отходами… … Справочник технического переводчика

Энергоемкость — – экономический показатель, характеризующий количество затраченной энергии (в квт) на изготовление единицы продукции. [Словарь основных терминов, необходимых при проектировании, строительстве и эксплуатации автомобильных дорог.] Рубрика… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

энергоемкость — 5.29 энергоемкость: Количество энергии, необходимое для получения единицы какого либо продукта или определенного результата, например, услуги. Источник: ГОСТ Р 52104 2003: Ресурсосбережение. Термины и определения оригинал документа Смотри также… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Энергоемкость — энергоёмкость ж. отвлеч. сущ. по прил. энергоёмкий Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой

энергоемкость электрохимической обработки — энергоемкость Отношение количества энергии, затраченной на анодное растворение материала электрода заготовки при электрохимической обработке, к массе материала, снятого с заготовки. [ГОСТ 25330 82] Тематики обработка электрохимическая Обобщающие… … Справочник технического переводчика

Энергоемкость удельная — Отношение энергоемкости мотопомпы к подаче. Источник: ГОСТ 4.331 85 EdwART. Словарь терминов и определений по средствам охранной и пожарной защиты, 2010 … Словарь черезвычайных ситуаций

Энергоемкость производства продукции — Энергоемкость производства продукции: величина потребления энергии и (или) топлива на основные и вспомогательные технологические процессы изготовления продукции, выполнение работ, оказание услуг на базе заданной технологической системы. … … Официальная терминология

Источник

В чем измеряется энергоемкость

ПРАКТИЧЕСКАЯ МЕТОДИКА
ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГОЗАТРАТ И ЭНЕРГОЕМКОСТИ ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКЦИИ, А ТАКЖЕ ПОТРЕБНОСТЕЙ В ЭНЕРГОРЕСУРСАХ

МЕТОДИКУ ПОДГОТОВИЛИ: Е.К.Маркелова, А.В.Тихомиров, Р.В.Тузова, Е.Ю.Черномурова (ВИТЭСХ); А.И.Морозов, В.С.Горбачев (Минсельхоз России)

Рассматриваются вопросы расчета энергозатрат и энергоемкости производства сельхозпродукции (в первую очередь продукции животноводства), а также определения потребностей в энергоресурсах.

Приведен алгоритм расчета прямых, косвенных, инвестиционных и полных энергозатрат, позволяющий осуществлять расчет энергозатрат как на проектируемом, так и на действующем предприятии.

Предназначена для специалистов энергетических служб хозяйств, предприятий, управлений, а также для проектных и исследовательских организаций.

Одобрена на заседании секции технической политики Минсельхоза России (протокол N 17 от 07.06.2001 г.).

ВВЕДЕНИЕ

Основная цель сельскохозяйственного производства заключается в обеспечении страны необходимым количеством продукции высокого качества при минимальных затратах средств и труда.

Промышленное производство сельскохозяйственных продуктов, интенсификация механизированного труда требуют больших затрат энергетических ресурсов, в то время как удовлетворение потребности в них при хозяйственной самостоятельности объектов существенно усложняется. Рыночная экономика еще более обостряет топливно-энергетическую проблему, особенно там, где отсутствует собственная сырьевая база для производства энергоносителей.

Необходим методический подход для объективной оценки затрат конкретного сельскохозяйственного объекта (хозяйство, регион, отрасль) на энергоресурсы по их видам как для существующих, так и для перспективных технологий.

Энергоемкость, включенная в общую систему показателей производства сельскохозяйственной продукции, позволяет:

— обосновать потребности сельского хозяйства в энергоресурсах;

— применять энергосберегающие технологии и уточнить требования к энергетическому оборудованию;

— выявить резервы экономии топлива и энергии и разработать предложения по их экономии в сельскохозяйственном производстве.

В настоящее время имеются методики энергетического анализа. Однако с их помощью можно получить только фиксированное значение показателя энергоемкости без учета всего многообразия реальных условий.

В данной работе предложены основные методические принципы определения энергозатрат и в целом энергоемкости сельскохозяйственного производства, усредненные показатели энергозатрат, которые могут быть использованы для определения рациональных (минимальных) объемов энергопотребления ( ) в хозяйствах, предложены методические приемы для определения в отдельных регионах и стране в целом.

В методических рекомендациях использованы следующие термины и определения:

Определение энергоемкости. Энергоемкость производства сельскохозяйственной продукции состоит из двух частей: эксплуатационные затраты (прямые и косвенные) и инвестиционные. Эксплуатационные затраты энергии полностью расходуются в процессе одного производственного цикла и включают в себя расход топлива, тепловой, электрической и других видов энергии (в пределах рассматриваемой инфраструктуры анализируемой системы) технологическим оборудованием и машинами по следующим процессам:

производство, переработка и хранение сельскохозяйственной продукции (или продуктов питания);

производство и преобразование носителей энергии, использованных в технологических процессах;

транспортирование энергоносителей, сырья, материалов, машин от центров снабжения и внутрихозяйственные перевозки.

затраты энергии вне рассматриваемой инфраструктуры производства на изготовление материалов, семян, удобрений, запчастей, производство кормов и т.д.

Инвестиционные (овеществленные) затраты энергии ( ) состоят из расходов топлива и энергии на:

— строительство производственных и вспомогательных объектов;

— производство машин и оборудования для сельского хозяйства.

Таким образом, удельный показатель суммарной энергоемкости равен:

, (1)

— эксплуатационные энергозатраты вида;

— овеществленные энергозатраты вида;

— количество продукции, объем работ.

Величину следует определять по следующей формуле:

, (2)

— расход энергоресурсов на производство материалов, кормов, сырья, семян и т.д., необходимых для нормального функционирования одного технологического цикла (косвенные);

— количество последовательных процессов или операций.

Эксплуатационные затраты энергии ( ) при расчете энергоемкости определяются для двух вариантов:

— полезный расход энергии, необходимый для функционирования системы (отрасли) производства сельскохозяйственной продукции (без учета режимов работы, КПД машин и оборудования, потерь ТЭР при хранении и транспортировании и т.д.);

— полный расход энергии (энергоресурсов), при котором учитываются КПД машин и оборудования, потери топлива и энергии при хранении, перевозке и транспортировании, использовании сельскохозяйственных машин и оборудования в пределах рассматриваемой инфраструктуры.

К первичным энергоносителям относятся:

— твердое, жидкое и газообразное топливо (уголь, торф, древесина, нефть и нефтепродукты, газ);

— возобновляемые источники энергии (энергия падающей воды, солнца, ветра, геотермальных вод);

— теплота, получаемая от ТЭЦ и промышленных предприятий.

Расход энергоносителей измеряется в физических единицах международной системы СИ Дж, калориях с применением энергетических эквивалентов.

Раздел 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГОЗАТРАТ В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ (ПРЯМЫЕ ЭНЕРГОЗАТРАТЫ)

Прямые затраты энергии включают в себя расход топлива, тепловой, электрической энергии технологическим оборудованием и машинами на:

— производство, переработку и хранение сельскохозяйственной продукции (или продуктов питания);

— производство и преобразование носителей энергии, использованных в технологических процессах;

— транспортирование энергоносителей в пределах анализируемой системы производства сельскохозяйственной продукции;

— транспортирование сырья, материалов, машин от центров снабжения и внутрихозяйственные перевозки.

Показатели энергозатрат должны учитывать особенности сельскохозяйственного производства, направленные на обеспечение биологических потребностей животных:

— изменение параметров производства в зависимости от биологического времени (возраста) живого объекта;

— изменение параметров производства в зависимости от совмещения (скольжения) биологического времени и календарного (времени года);

— непостоянство объемов производства.

Показатели энергозатрат должны учитывать разнообразие технологий выращивания и содержания животных и птиц, степень переработки продукции; обеспечивать необходимые параметры микроклимата.

1.1. Классификация показателей энергозатрат:

1.1.1. Энергозатраты сельхозтоваропроизводителей классифицируются по следующим признакам: организационной структуре; структуре календарного времени; структуре производства.

1.1.2. Организационная структура представляется в форме следующих уровней определения:

Источник

Какой накопитель энергии самый энергоемкий

Экология познания.Наука и техника: В условиях активного развития новых технологий в сфере энергетики достаточно известным трендом являются накопители электроэнергии. Это качественное решение проблемы перебоев питания или полного отсутствия энергии.

Существует вопрос: «Какой способ хранения энергии предпочтителен в той или иной ситуации?». К примеру, какой способ аккумулирования энергии выбрать для частного дома или дачи, оборудованных солнечной или ветровой установкой? Очевидно, что крупную гидроаккумулирующую станцию в этом случае строить никто не будет, однако установить большую емкость, подняв ее на высоту 10 метров, возможно. Но будет ли такая установка достаточна для поддержания постоянного электроснабжения при отсутствии солнца?

Чтобы ответить на возникающие вопросы, необходимо выработать какие-то критерии оценки аккумуляторов, позволяющие получить объективные оценки. А для этого нужно рассмотреть различные параметры накопителей, позволяющие получить числовые оценки.

Емкость или накопленный заряд?

Когда говорят или пишут об автомобильных аккумуляторах, часто упоминают величину, которую называют емкостью аккумулятора и выражают в ампер-часах (для небольших аккумуляторов — в миллиампер-часах). Но, строго говоря, ампер-час не является единицей емкости. Емкость в теории электричества измеряют в фарадах. А ампер-час — это единица измерения заряда! То есть характеристикой аккумулятора нужно считать (и так это и называть) накопленный заряд.

В физике заряд измеряют в кулонах. Кулон — это величина заряда, прошедшего через проводник при силе тока 1 ампер за одну секунду. Поскольку 1 Кл/c равен 1 А, то, переведя часы в секунды, получаем, что один ампер-час будет равен 3600 Кл.

Следует обратить внимание, что даже из определения кулона видно, что заряд характеризует некий процесс, а именно процесс прохождения тока по проводнику. То же самое следует даже из названия другой величины: один ампер-час — это когда ток силой в один ампер протекает по проводнику в течение часа.

На первый взгляд может показаться, что тут какая-то нестыковка. Ведь если мы говорим о сохранении энергии, то накопленная в любом аккумуляторе энергия должна измеряться в джоулях, поскольку именно джоуль в физике служит единицей измерения энергии. Но давайте вспомним, что ток в проводнике возникает только тогда, когда имеется разность потенциалов на концах проводника, то есть к проводнику приложено напряжение. Если напряжение на клеммах аккумулятора равно 1 вольту и по проводнику протекает заряд в один ампер-час, мы и получаем, что аккумулятор отдал 1 В · 1 А·ч = 1 Вт·ч энергии.

Таким образом, применительно к аккумуляторам правильнее говорить о накопленной энергии (запасенной энергии) или о накопленном (запасенном) заряде. Тем не менее, поскольку термин «емкость аккумулятора» широко распространен и как-то более привычен, будем использовать и его, но с некоторым уточнением, а именно, будем говорить про энергетическую емкость.

Ёмкость энергетическая — энергия, отдаваемая полностью заряженным аккумулятором при разряде до наименьшего допустимого значения.

Используя это понятие, попытаемся приблизительно посчитать и сравнить энергетическую емкость различных типов накопителей энергии.

Энергетическая емкость химических аккумуляторов

Полностью заряженный электрический аккумулятор с заявленной ёмкостью (зарядом) в 1 А·ч теоретически способен обеспечить силу тока 1 ампер в течение одного часа (или, например, 10 А в течение 0,1 часа, или 0,1 А в течение 10 часов). Но слишком большой ток разряда аккумулятора приводит к менее эффективной отдаче электроэнергии, что нелинейно уменьшает время его работы с таким током и может приводить к перегреву. На практике ёмкость аккумуляторов приводят, исходя из 20-часового цикла разряда до конечного напряжения. Для автомобильных аккумуляторов оно составляет 10,8 В. Например, надпись на маркировке аккумулятора «55 А·ч» означает, что он способен выдавать ток 2,75 ампер на протяжении 20 часов, и при этом напряжение на клеммах не опустится ниже 10,8 В.

Производители аккумуляторов часто указывают в технических характеристиках своих изделий запасаемую энергию в Вт·ч (Wh), а не запасаемый заряд в мА·ч (mAh), что, вообще говоря, не правильно. Вычислить запасаемую энергию по запасаемому заряду в общем случае непросто: требуется интегрирование мгновенной мощности, выдаваемой аккумулятором за всё время его разряда. Если большая точность не нужна, можно вместо интегрирования воспользоваться средними значениями напряжения и потребляемого тока и воспользоваться формулой:

То есть запасаемая энергия (в Вт·ч) приблизительно равна произведению запасаемого заряда (в А·ч) на среднее напряжение (в Вольтах): E = q · U. Например, если указано, что емкость (в обычном смысле) 12-вольтового аккумулятора равна 60 А·ч, то запасаемая энергия, то есть его энергетическая ёмкость, составит 720 Вт · часов.

Энергетическая емкость накопителей гравитационной энергии

В любом учебнике физики вы можете прочитать, что работа A, совершаемая некоторой силой F при подъеме тела массы m на высоту h вычисляется по формуле A = m · g · h, где g — ускорение свободного падения. Эта формула имеет место в том случае, когда движение тела происходит медленно и силами трения можно пренебречь. Работа против силы тяжести не зависит от того, как мы поднимаем тело: по вертикали (как гирю в часах), по наклонной плоскости (как при втаскивании санок в гору) или еще каким-либо способом.

Во всех случаях работа A = m · g · h. При опускании тела на первоначальный уровень сила тяжести произведет такую же работу, какая была затрачена силой F на подъем тела. Значит, поднимая тело, мы запасли работу, равную m · g · h, т. е. поднятое тело обладает энергией, равной произведению силы тяжести, действующей на это тело, и высоты, на которую оно поднято. Эта энергия не зависит от того, по какому пути происходил подъем, а определяется лишь положением тела (высотой на которую оно поднято или разностью высот между первоначальным и окончательным положением тела) и называется потенциальной энергией.

Оценим по этой формуле энергетическую емкость массы воды, закачанной в цистерну емкостью 1000 литров, поднятую на 10 метров над уровнем земли (или уровнем турбины гидрогенератора). Будем считать, что цистерна имеет форму куба с длиной ребра 1 м. Тогда, согласно формуле в учебнике Ландсберга, A = 1000 кг · (9,8 м/с2) · 10,5 м = 102900 кг · м2/с2. Но 1 кг · м2/с2 равен 1 джоулю, а переводя в ватт-часы, получим всего 28,583 ватт-часов. То есть, чтобы получить энергетическую емкость, равную емкости обычного электроаккумулятора 720 ватт-часов, нужно увеличить объем воды в цистерне в 25,2 раза.

Цистерна должна будет иметь длину ребра примерно 3 метра. При этом ее энергетическая емкость будет равна 845 ватт-часам. Это больше емкости одного аккумулятора, но зато и объем установки существенно больше, чем размер обычного свинцово-цинкового автомобильного аккумулятора. Это сравнение подсказывает, что имеет смысл рассматривать не запасенную энергию в некоторой системе энергию саму по себе, а по отношению к массе или объему рассматриваемой системы.

Удельная энергетическая емкость

Итак мы пришли к заключению, что энергетическую емкость целесообразно соотносить с массой или объемом накопителя, или собственно носителя, например, воды, залитой в цистерну. Можно рассмотреть два показателя этого рода.

Массовой удельной энергоемкостью будем называть энергетическую емкость накопителя, отнесенную к массе этого накопителя.

Объемной удельной энергоемкостью будем называть энергетическую емкость накопителя, отнесенную к объему этого накопителя.

Рассмотрим еще несколько примеров накопителей энергии и оценим их удельные энергоемкости.

Энергоёмкость теплоаккумулятора

Теплоёмкость — количество теплоты, поглощаемой телом при нагревании его на 1 °С. В зависимости от того, к какой количественной единице относится теплоёмкость, различают массовую, объёмную и молярную теплоёмкость.

Массовая удельная теплоёмкость, также называемая просто удельной теплоёмкостью — это количество теплоты, которое необходимо подвести к единице массы вещества, чтобы нагреть его на единицу температуры. В СИ измеряется в джоулях, деленных на килограмм на кельвин (Дж·кг−1·К−1).

Объёмная теплоёмкость — это количество теплоты, которое необходимо подвести к единице объёма вещества, чтобы нагреть его на единицу температуры. В СИ измеряется в джоулях на кубический метр на кельвин (Дж·м−3·К−1).

Молярная теплоёмкость — это количество теплоты, которое необходимо подвести к 1 молю вещества, чтобы нагреть его на единицу температуры. В СИ измеряется в джоулях на моль на кельвин (Дж/(моль·К)).

Моль — единица измерения количества вещества в Международной системе единиц. Моль есть количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде-12 массой 0,012 кг.

На значение удельной теплоёмкости влияет температура вещества и другие термодинамические параметры. К примеру, измерение удельной теплоёмкости воды даст разные результаты при 20 °C и 60 °C. Кроме того, удельная теплоёмкость зависит от того, каким образом позволено изменяться термодинамическим параметрам вещества (давлению, объёму и т. д.); например, удельная теплоёмкость при постоянном давлении (CP) и при постоянном объёме (CV), вообще говоря, различны.

Переход вещества из одного агрегатного состояния в другое сопровождается скачкообразным изменением теплоёмкости в конкретной для каждого вещества температурной точке превращения — температура плавления (переход твёрдого тела в жидкость), температура кипения (переход жидкости в газ) и, соответственно, температуры обратных превращений: замерзания и конденсации.

Удельные теплоёмкости многих веществ приведены в справочниках обычно для процесса при постоянном давлении. К примеру, удельная теплоёмкость жидкой воды при нормальных условиях — 4200 Дж/(кг·К); льда — 2100 Дж/(кг·К).

Исходя из приведенных данных можно попытаться оценить теплоемкость водяного теплоаккумулятора (абстрактного). Предположим, что масса воды в нем равна 1000 кг (литров). Нагреваем ее до 80 °C и пусть она отдает тепло, пока не остынет до 30 °C. Если не заморачиваться тем, что теплоемкость различна при разной температуре, можно считать, что теплоаккумулятор отдаст 4200 * 1000 * 50 Дж тепла. То есть энергетическая емкость такого теплоаккумулятора составляет 210 мегаджоулей или 58,333 киловатт-часов энергии.

Если сравнить эту величину с энергетическим зарядом обычного автомобильного аккумулятора (720 ватт-часов), то видим, что для энергетическая емкость рассматриваемого теплоаккумулятора равна энергетической емкости примерно 810 электрических аккумуляторов.

Удельная массовая энергоемкость такого теплоаккумулятора (даже без учета массы сосуда, в котором собственно будет храниться нагретая вода, и массы теплоизоляции) составит 58,3 кВт-ч/1000 кг = 58,3 Вт-ч/кг. Это уже получается поболее, чем массовая энергоемкость свинцово-цинкового аккумулятора, равная, как было подсчитано выше, 39 Вт-ч/кг.

По приблизительным подсчетам теплоаккумулятор сравним с обычным автомобильным аккумулятором и по объёмной удельной энергоёмкости, поскольку килограмм воды — это дециметр объема, следовательно его объемная удельная энергоемкость тоже равна 76,7 Вт-ч/кг., что в точности совпадает с объемной удельной теплоемкостью свинцово-кислотного аккумулятора. Правда, в расчете для теплоаккумулятора мы учитывали только объем воды, хотя нужно было бы учесть еще объем бака и теплоизоляции. Но в любом случае проигрыш будет уже не так велик, как для граыитационного накопителя.

Другие виды накопителей энергии

В статье «Обзор накопителей (аккумуляторов) энергии» приведены расчеты удельных энергоемкостей еще некоторых накопителей энергии. Позаимствуем оттуда некоторые примеры

Конденсаторный накопитель

При емкости конденсатора 1 Ф и напряжении 250 В запасенная энергия составит: E = CU2 /2 = 1 ∙ 2502 /2 = 31.25 кДж

8.69 Вт · час. Если использовать электролитические конденсаторы, то их масса может составить 120 кг. Удельная энергия накопителя при этом 0.26 кДж/кг или 0,072 Вт/кг. При работе накопитель может в течение часа обеспечивать нагрузку не более 9 Вт. Срок службы электролитических конденсаторов может достигать 20 лет. Ионисторы по плотности запасаемой энергии приближаются к химическим аккумуляторным батареям. Достоинства: накопленная энергия может быть использована в течение короткого промежутка времени.

Гравитационные накопители копрового типа

Вначале поднимаем тело массой 2000 кг на высоту 5 м. Затем тело опускается под действием силы тяжести, вращая электрогенератор. E = mgh

2000 ∙ 10 ∙ 5 = 100 кДж

27.8 Вт · час. Удельная энергетическая ёмкость 0.0138 Вт · час/кг. При работе накопитель может в течение часа обеспечивать нагрузку не более 28 Вт. Срок службы накопителя может составлять 20 и более лет.

Достоинства: накопленная энергия может быть использована в течение короткого промежутка времени.

Маховик

где r — плотность материала, из которого изготовлен цилиндр.

Предельная линейная скорость на периферии маховика Vmax (составляет примерно 200 м/с для стали).

Vmax = wmax R или wmax = Vmax /R

Тогда Emax = 0.5 J w2max = 0.25 p r R2 H V2max = 0.25 M V2max

Удельная энергия составит: Emax /M = 0.25 V2max

Для стального цилиндрического маховика максимальная удельная энергоемкость составляет приблизительно 10 кДж/кг. Для маховика массой 100 кг (R = 0.2 м, H = 0.1 м) максимальная накопленная энергия может составлять 0.25 ∙ 3.14 ∙ 8000 ∙ 0.22 ∙ 0.1 ∙ 2002

0.278 кВт · час. При работе накопитель может в течение часа обеспечивать нагрузку не более 280 Вт. Срок службы маховика может составлять 20 и более лет. Достоинства: накопленная энергия может быть использована в течение короткого промежутка времени, характеристики могут быть существенно улучшены.

Супермаховик

Супермахови́к в отличие от обычных маховиков способен за счёт конструктивных особенностей теоретически хранить до 500 Вт·ч на килограмм веса. Однако разработки супермаховиков почему-то остановились.

Пневматический накопитель

В стальной резервуар емкостью 1 м3 закачивается воздух под давлением 50 атмосфер. Чтобы выдержать такое давление, стенки резервуара должны иметь толщину примерно 5 мм. Сжатый воздух используется для выполнения работы. При изотермическом процессе работа A, совершаемая идеальным газом при расширении в атмосферу, определяется формулой:

A = (M / m ) ∙ R ∙ T ∙ ln (V2 / V1 )

где M — масса газа, m — молярная масса газа, R — универсальная газовая постоянная, T — абсолютная температура, V1 — начальный объем газа, V2 — конечный объем газа. С учетом уравнения состояния для идеального газа (P1 ∙ V1 = P2 ∙ V2 ) для данной реализации накопителя V2 / V1 = 50, R = 8.31 Дж/(моль · град), T = 293 0K, M / m

2232, работа газа при расширении 2232 ∙ 8.31 ∙ 293 ∙ ln 50

5.56 кВт · час за цикл. Масса накопителя примерно равна 250 кг. Удельная энергия составит 80 кДж/кг. При работе пневматический накопитель может в течение часа обеспечивать нагрузку не более 5.5 кВт. Срок службы пневматического накопителя может составлять 20 и более лет.

Достоинства: накопительный резервуар может быть расположен под землей, в качестве резервуара могут использоваться стандартные газовые баллоны в требуемом количестве с соответствующим оборудованием, при использовании ветродвигателя последний может непосредственно приводить в действие насос компрессора, имеется достаточно большое количество устройств, напрямую использующих энергию сжатого воздуха.

Сравнительная таблица некоторых накопителей энергии

Все полученные выше значения параметров накопителей энергии сведем в обобщающую таблицу. Но вначале заметим, что удельные энергоемкости позволяют сравнивать накопители с обычным топливом.

Основной характеристикой топлива является его теплота сгорания, т.е. количество теплоты, выделяющееся при полном его сгорании. Различают теплоту сгорания удельную (МДж/кг) и объемную (МДж/м3). Переводя МДж в кBт-часы получаем:

Как видим, удельные энергоёмкости топлива значительно превосходят энергоемкость накопителей энергии. Поскольку в качестве резервного источника энергии часто используются дизельные генераторы, включим в итоговую таблицу энергоемкость дизельного топлива, которая равна 42624 кДж/кг или 11,84 кВт-часа/кг. И добавим для сравнения еще природный газ и водород, поскольку последний тоже может служить основой для создания накопителей энергии.

Удельная массовая энергоёмкость баллонного газа (пропан-бутан) составляет 36 мДж/кг. или 10 КВт-ч/кг., а у водорода — 33,58 КВт-ч/кг.

В результате получим следующую таблицу с параметрами рассмотренных накопителей энергии (последние две строки в этой таблице добавлены для сравнения с традиционными энерго-носителями):

Приведенные в этой таблице цифры очень приблизительны, в расчетах не учтено множество факторов, например, коэффициэнт полезного действия того генератора, который использует сохраненную энергию, объемы и веса необходимого оборудования и так далее. Тем не менее, эти цифры позволяют, на мой взгляд, дать первоначальную оценку потенциальной энергоемкости различных видов накопителей энергии.

И, как следует из приведенной таблицы, наиболее эффективным видом накопителя представляется баллон с водородом. Если для получения водорода используется «дармовая» (избыточная) энергия из возобновляемых источников, то именно водородный накопитель может оказаться самым перспективным.

Водород может использоваться в качестве топлива в обычном двигателе внутреннего сгорания, который будет вращать электрогенератор, либо в водородных топливных ячейках, которые непосредственно производят электроэнергию. Вопрос о том, какой способ выгоднее, требует уже отдельного рассмотрения. Ну, и вопросы безопасности при производстве и использовании водорода могут внести коррективы при рассмотрении целесообразности применения того или иного вида накопителей энергии. опубликовано econet.ru

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:

Источник