Петров М.А., Шимарова А.М., Пионтковская С.А.
ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ ХРАНЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА ПРИМЕРЕ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ И СУПЕРКОНДЕНСАТОРОВ *
Аннотация:
данная статья представляет обзор современных методов хранения электроэнергии. Будут рассмотрены различные технологии, такие как литий-ионные аккумуляторы, суперконденсаторы, водородные топливные элементы, тепловые и теплохимические системы. Анализируются основные принципы работы, преимущества и недостатки каждой технологии, а также их потенциал в будущем развитии энергетики.
Ключевые слова:
свинцово-кислотные аккумуляторы, электроэнергия, литий-ионные аккумуляторы, суперконденсаторы, аккумуляторы
Введение.Проблема хранения электроэнергии играет огромную роль в современном энергетическом секторе по нескольким причинам, таким как: обеспечение стабильности энергосистемы, эффективное использование возобновляемой энергии, экономия расходов на инфраструктуру.Стабильность энергосистемы обеспечивается за счет хранения избыточной энергии в периоды, когда генерация превышает потребление, которая позволяет уровнять сезонные и временные колебания нагрузки.Экономия расходов на инфраструктуру достигается уменьшением потребности в строительстве дополнительных генерационных мощностей, что в конечном итоге может снизить затраты на энергосистему.Основная часть.Обзор существующих технологий хранения электроэнергии.1. Аккумуляторные технологии.1.1 Свинцово-кислотные аккумуляторы.Свинцово-кислотные аккумуляторы (или кислотно-свинцовые аккумуляторы) — это широко используемый тип аккумуляторов, который имеет следующие характеристики:•Высокий уровень безопасности и надежности.•Относительно невысокая стоимость.•Доступны в различных размерах и конфигурациях.•Обычно имеют напряжение около 2 Вольт.К их преимуществам можно отнести следующие пункты:•Надежные и долговечные.•Высокая способность к саморазряду.•Широко применяются в автомобильной промышленности, в солнечных системах, телекоммуникационных устройствах и др.Их недостатки отражаются в следующих параметрах:•Относительно невысокая энергетическая плотность.•Требуют регулярного обслуживания и поддержания оптимального уровня электролита.•Неэкологичные из-за наличия свинца и кислоты.Данный вид аккумуляторов широко распространен в следующих отраслях:•Автомобильная промышленность для запуска двигателей и питания электрооборудования.•Системы резервного питания, такие как телефонные станции и компьютерные центры.•В солнечных и ветровых системах как резервное питание.Эти аккумуляторы обладают некоторыми ограничениями, но продолжают оставаться популярным и широко применяемым решением благодаря своей надежности и доступности.1.2 Литий-ионные аккумуляторы.Литий-ионные аккумуляторы (Li-ion) — это современный и популярный тип аккумуляторов с такими характеристиками:•Высокая энергетическая плотность, что означает больше энергии на килограмм по сравнению с другими типами аккумуляторов.•Длительный срок службы и маленькая потеря емкости после зарядки и разрядки.•Быстрая зарядка и высокий уровень разряда.•Доступны в различных конфигурациях и размерах.Неоспоримыми преимуществами данного вида аккумуляторов являются:• Высокая энергетическая плотность и эффективность.• Маленький вес и компактные размеры.• Нет необходимости в обслуживании и поддержании уровня электролита.Также этот вид аккумуляторов не лишен недостатков:• Более высокая стоимость по сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами.• Ограниченный срок службы, который может быть снижен при высоких температурах или частых циклах зарядки/разрядки.• Более высокая тепловая чувствительность и риск возгорания при несоблюдении правил использования.Литий-ионным аккумуляторам нашли применение в следующих отраслях:• В портативной электронике, такой как смартфоны, ноутбуки и планшеты.• В электрических автомобилях и гибридных транспортных средствах.•В хранении электроэнергии из возобновляемых источников.Литий-ионные аккумуляторы широко применяются благодаря своим выдающимся техническим характеристикам, но требуют особого внимания в использовании и утилизации для обеспечения безопасности и экологичности.2. Суперконденсаторы.2.1 Принцип работы и преимущества по сравнению с аккумуляторами.Суперконденсаторы называют еще ионисторами. Эти элементы состоят обычно из двух погруженных в электролит электродов и сепаратора. Последний нужен для того, чтобы не допустить перемещение заряда между двумя электродами с противоположной полярностью.Их энергия хранится в виде электрического поля, что позволяет им обладать высокой плотностью энергии и высокой скоростью зарядки/разрядки.Они не используют химические реакции, как аккумуляторы, что обеспечивает им большую долговечность и быстроту реакции.Преимущества по сравнению с аккумуляторами:•Высокая энергетическая плотность и мощность, позволяющая им способствовать быстрой зарядке и разрядке.•Более долгий срок службы (количество циклов зарядки/разрядки).•Меньший размер и вес, что делает их идеальными для применения в электронике и технике.•Широкий температурный диапазон работы.Суперконденсаторы эффективно сочетают в себе преимущества аккумуляторов и конденсаторов, обеспечивая высокую производительность, долговечность и экономичность в использовании.Заключение.В заключении научного обзора были сделаны следующий вывод об использовании различных видах хранения электроэнергии.Свинцово-кислотные аккумуляторы, литий-ионные аккумуляторы и суперконденсаторы представляют различные технологии хранения энергии с уникальными характеристиками и преимуществами. При выборе технологии хранения энергии необходимо учитывать требования конкретного применения, баланс между производительностью, стоимостью и экологическим воздействием.
Номер журнала Вестник науки №9 (78) том 2
Ссылка для цитирования:
Петров М.А., Шимарова А.М., Пионтковская С.А. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ ХРАНЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА ПРИМЕРЕ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ И СУПЕРКОНДЕНСАТОРОВ // Вестник науки №9 (78) том 2. С. 343 - 348. 2024 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/17184 (дата обращения: 13.11.2025 г.)
Вестник науки © 2024. 16+