Механические системы аккумулирования энергии

Системы аккумулирования энергии

Вопрос 20. Какие Вы знаете системы аккумулирования энергии? Каково назначение с точки зрения энергосбережения? Объясните принцип действия одного их устройств аккумулирования энергии по своему выбору.

К ним относят: гидро- и газоаккумулирующие станции, маховые колеса.

Небольшие реки, каких много в Беларуси, малопригодны для регулирования мощности

в энергосистеме, так как они не успевают заполнить водой водохранилище. Задачу снятия

пиков нагрузки могут помочь решить гидроаккумулирующие станции (ГАЭС). Принципиальная схема ГАЭС дана на рис. 2.7. Когда электрическая нагрузка в ЭС минимальна, вода из

нижнего водохранилища перекачивается в верхнее, при этом потребляется электроэнергия из

системы, т.е. ГАЭС работает в двигательном режиме. В режиме непродолжительных пиков -

максимумов нагрузки ГАЭС работает в генераторном режиме и, расходуя запасенную в

верхнем водохранилище воду, выдаст электроэнергию в ЭС. Рельеф Беларуси отличается

наличием естественных перепадов местности, что позволяет сооружать станции с небольшим напором 80-110 м. Для Белорусской энергосистемы характерен значительный дефицит

маневренной мощности, поэтому сооружение ГАЭС было бы весьма полезно.

Рис. 2.7. Принципиальная схема ГАЭС.

Первые ГАЭС в начале XX в имели КПД не выше 40%, у современных его значение достигает 70-75%. На рис.

2.8 представлены возможные компоновки гидроаккумулирующих станций.На первых ГАЭС для выработки электроэнергии использовали турбины Т и генераторы Г, а для перекачки воды в

верхний бассейн – электрические двигатели Д и насосы Н. Такие станции

назвали 4-машинными (рис. 2.8а). Сокращение числа машин существенно снижает стоимость ГАЭС и открывает перспективы для их применения. Объединение функций генератора и двигателя в одной машине привело к 3-машиннон компоновке станций (рис. 2.8б). ГАЭС стали особенно эффективными после появления обратимых гидротурбин, выполняющих функции и турбин, и насосов (рис. 2.8в).Количество машин на станции в этом случае сокращается до двух, однако при 2-машинной компоновке КПД более низкий в связи с определенными трудностями технического характера. Весьма перспективно сочетание в энергетической системе ГАЭС и ветровых электростанций. Идея сохранять запасенную ранее энергию в виде механической энергии сжатых газов не нова и насчитывает уже около 40 лет. Однако се реальное воплощение требует решения многих технических проблем. Принцип работы воздухоаккумулирующей станции состоит в

следующем: «внепиковая» электрическая энергия ЭС используется для привода компрессора, нагнетающего под давлением воздух в подземную полость (естественная пещера, заброшенная шахта или специально созданная полость); когда требуется использовать запасенную энергию, воздух под давлением направляется на ГТУ, вырабатывающую электрическую энергию и отдающую ее в сеть ЭС в период пика нагрузки. В Германии имеется опыт эксплуатации подобной электростанции. КПД воздухоаккумулирующей станции при сегодняшнем уровне техники может составлять 70%. Супермаховик – это маховое колесо, которое можно разгонять до очень высокой скорости вращения, не боясь его разрыва. Запасаемая им энергия – это кинетическая энергия

вращения самого колеса. Маховик соединен с валом генератора и помещен в герметичный корпус, где для уменьшения потерь от трения поддерживается вакуум. Устройство работает как генератор, когда возрастает потребление энергии в ЭС, и как электродвигатель, когда энергию целесообразно аккумулировать. К преимуществам маховиков как аккумуляторов можно отнести высокий КПД (80-90%), бесшумность работы, отсутствие загрязнения окружающей среды, быстроту зарядки и возможность размещения непосредственно вблизи потребителя. Недостатками являются трудность обеспечения высокой степени концентрации энергии, необходимость разгона маховика, значительная стоимость устройства и жесткие требования к материалу махового колеса по прочностным характеристикам из-за опасности разрушения при высоких скоростях. Разрабатываются механические системы аккумулирования энергии на базе маховых колес для транспортных систем. В частности, созданы образцы городских автобусов.

Рис. 2.8. Компоновки ГАЭС.

Дата добавления: 2015-06-27