Megújuló energiaforrások

Megújuló energiaforrások Energiatárolási módok Marcsa Dániel Széchenyi István Egyetem Automatizálási Tanszék 2015 tavaszi szemeszter

Energiatárolók 1) Akkumulátorok:

ólom-savas

2) Akkumulátorok: lítium-ion 3) Szuperkapacitás 4) Üzemanyagcella 5) Lendkerék 6) Hidraulikus akkumulátor

Megújuló energiaforrások – Energiatárolási módok

Energiatárolók - kérdések A) Mik az energiatárolás előnyei és hátrányai? B) Mekkora az energiatárolás ára? További költségek vannak? C) Fogyasztók számára elérhető? D) Mik a lehetséges alkalmazások, korlátok?

2 fős csapatok Készítsenek „posztert”, és beszéljék meg, adjanak választ a fenti kérdésekre! ( Ólom-savas akkumulátor [1]; lítium-ion akkumulátor [2]; szuperkapacitás [3]; üzemanyagcella [4]; lendkerék [5]; hidraulikus energiatároló [6] )


Hogyan működik az akkumulátor?

Akkumulátor - hogyan működik?


Hogyan működik az akkumulátor? - lítium-ion

Lítium-ion akkumulátor - hogyan működik?


Újratölthető akkumulátorok – működés alapjai Két kémiai reakció: ●

●

A legegyszerűbb elektrokémiai energiatároló (galvánelem) két elektródából és valamilyen elektrolitból áll.

●

●

Redukció a pozitív elektródán katód Oxidáció a negatív elektródán – anód

Elektronok haladnak keresztül a terhelésen – lámpa Ionok áramlanak az elektroliton keresztül


Szuperkapacitások – hogyan működik?

● ●

● ●

A szuperkapacitás két aktív szénnel bevont vezető anyagból áll, ami elektrolitban van. Az első anyagnak pozitív ionjai, a másodiknak negatív ionjai vannak. Töltés közben ezek az ionok felhalmozódnak a szénnel bevont lemezek felületén. Ezek a kondenzátorok hatalmas energia tárolására képesek, de csak rövid ideig. Olyan alkalmazásokban használják, ahol nagy energiára van szükség gyakran ismétlődő kisütéssel (fényképezők vakuja)


Szuperkapacitások – hogyan működik?

Vázlatos szuperkapacitás

Szuperkapacitás összerelése


Üzemanyagcella – hogyan működik?

Üzemanyagcella működése

Üzemanyagcella alapjai


Lendkerék – hogyan működik?

Kinetikus energia hasznosítása lendkerékkel


Hidraulikus akkumulátor – hogyan működik?

Hidraulikus akkumulátor működése


Vanádium redox akkumulátor – hogyan működik?

Vanádium redox akkumulátor működése


Ólom – savas akkumulátor A) Előny ● ● ● ● ●

Ár Teljesítménysűrűség Robusztus Széles hőmérséklet tartomány Nem igényel akkumulátorfelügyeleti rendszert (BMS)

Hátrány ● ● ● ●

Tömeg Energiasűrűség Mérgező anyagok Lassú töltés

B) Költségei alacsonyak. C) Szinte bárhol kapható. D) Indító akkumulátor, energiatárolás (pl. napelemek), járműhajtásban (villás targonca)


Lítium-ion akkumulátor A) Előny ● ● ● ● ●

Energiasűrűség Alacsony az önkisülés Nem szükséges a mély kisütés Gyorsabb töltés Környezetbarát anyagok

Hátrány ● ● ●

Drága Elektronikát igényel Robbanásveszélyes

B) Drága. Közelítőleg 500 euro/kWh (≈160000ft/kWh) C) Széles körben elérhető. D) Hordozható elektronika, villamos járművek.


Szuperkapacitás A) Előny ● ● ● ● ● ● ●

Nem igényel karbantartást Gyors töltés, kisütés Nagy áram Nagy teljesítménysűrűség Biztonságos (túltöltés) Újrahasznosítható Egyszerű töltőelektronika

Hátrány ● ● ● ●

Alacsony energiasűrűség Drága Alacsony feszültség Sorba kapcsolva kiegyenlítés szükséges

B) Költségei alacsonyak, ≈5000ft / Wh. C) Sok helyen kapható. Nagyon sok gyártó van. D) Köztes tárolóként, akkumulátor mellett. Gyors energiatárolásra.


Üzemanyagcella A) Előny ● ● ●

Sok energiát tárol Nagyon jó működés távolság Szennyezésmentes

Hátrány ● ● ●

Drága Hatásfok ≈ 50% Infrastruktúra szükséges hozzá

B) Drága. C) Tesztjelleggel üzemel. D) ???


Lendkerék A) Előny ● ● ● ● ●

Nagy élettartam Nincs szennyezés Tűzbiztos Nagy teljesítmény Gyors töltés/kisütés

Hátrány ●

Kapacitás

B) Függ az alkalmazástól (méret miatt). C) Sok helyen kapható. D) Szünetmentes tápegység, járművekben (pl. busz).


Hidraulikus akkumulátor A) Előny ● ● ● ●

Energiasűrűség Könnyen elérhető Gazdaságos energiatárolás Nincs önkisülés

Hátrány ● ● ● ● ●

Tömeg Zaj Összetettség Hidraulikus hajtás szükséges hozzá Biztonságos? Nagy nyomású folyadék tartály

B) Drága. C) Sok helyen kapható. D) Járművek, munkagépek


Akkumulátor „szaknyelv” ● ●

Energiasűrűség – energia egység per tömeg (J/kg) Teljesítménysűrűség – teljesítmény egység per tömeg (W/kg)

Akkumulátor – vödör analógia


Akkumulátor „szaknyelv” ● ●

Energiasűrűség – energia egység per tömeg (J/kg) Teljesítménysűrűség – teljesítmény egység per tömeg (W/kg)

Akkumulátor – vödör analógia

Mind az Ah és a Wh használatos a kapacitás mérésére, azonban az Ah az elterjedtebb. Viszont a Wh-val könnyebb lenne számolni.


Akkumulátor


Akkumulátor


Mit tehetünk az öreg akkumulátorokkal?


Újrafelhasználás! - olvasmány Újra felhasznált akkumulátorok: A villamos hálózat védelmezői

Régi autóakkumulátorok hasznosítása a villamos hálózatban

Újrahasznosítás


Akkumulátorok


Akkumulátor alkalmazása - járműben Renault villamos autó


Akkumulátor alkalmazása - járműben Renault villamos autó A nagy energiasűrűség és a gyúlékony elektrolit kombinációja nagyobb problémát jelent a Li-ion akkumulátoroknál mint a többi elektrokémia cellában.

Fisker Karma


Akkumulátor felügyeleti rendszer (Battery Management System) ➢ ● ● ● ●

➢

➢

● ● ● ● ●

Felügyelet és kiértékelés: Kommunikáció és naplózás Irányítás Védelem Hőmérséklet Feszültség, áram és hőmérsékletmérés A mért adatokból a BMS a következő paramétereket számítja: Töltöttségi állapot Kisütés mértéke Ellenállás Kapacitás Állapot


Jövő hét: Villamos járművek és töltési módjai


Házi feladat: Hibrid hajtású járművek vs. Elektromos járművek


Házi feladat: Különféle hibrid és elektromos járműtípusok


VISSZACSATOLÁS


Megújuló energiaforrások

Recommend Documents