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
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