Накопители электроэнергии для частного дома: Накопители электроэнергии для дома на случай отключения электричества

Содержание

Накопители электроэнергии для дома на случай отключения электричества

Содержание статьи:

Отключение электроснабжения — это довольно частое явление в новостройках, старых домах и особенно в частом секторе. Выходят из строя подстанции, происходит обрыв линий, не выдерживают предохранительные устройства. Современные накопители электрической энергии позволяют комфортно и без ущерба для бытовых приборов пережить эти неприятности.

Принцип работы

Источники бесперебойного питания для частного дома

Принцип работы состоит в том, что при наличии внешней электросети инвертор пропускает напряжение к потребителям, одновременно встроенное в нем зарядное устройство подзаряжает аккумуляторную батарею. При исчезновении электросети инвертор мгновенно переключается на работу от аккумуляторов и преобразует их постоянное напряжение в переменное.

По своему назначению накопители электричества подразделяются на 2 категории:

  • источник бесперебойного питания (ИБП) для обеспечения работы домашних электроприборов;
  • бесперебойник для дома на случай отключения электричества.

Изделия различаются по составу, размерам, мощности, стоимости и продолжительности разряда. Они могут располагаться как в здании, так и за его пределами в отдельных строениях.

Как выбрать аккумулятор для дома

ИБП для дачи мощностью 0,8 кВт

Если выключение света становится постоянным явлением, следует задуматься о приобретении накопителя электроэнергии для дома. Батарея для компьютера проблемы не решит, так как имеет ограниченный ресурс. Необходимы устройства, которые могут обеспечить нормальную жизнедеятельность людей на протяжении нескольких часов, а лучше — суток. Такая техническая рука помощи пригодится при масштабных авариях на линии.

Критерии выбора следующие

  • сложность монтажа и ввода в строй;
  • стоимость доставки и специального обслуживания;
  • устойчивость к перепадам температуры и влажности;
  • КПД, у современных устройств он достигает 98%;
  • ресурс эксплуатации — 5000-10000 м/ч;

    Источник бесперебойного питания SVEN RT-500

  • перегрузочная способность (выдерживание нагрузки при запуске генератора) — 200-300 %;
  • время автоматического включения — хороший накопитель энергии для дома при отключении электричества начинает процесс преобразования уже через 10 мс;
  • способность работы на малых нагрузках;
  • автономность — бак, рассчитанный на сутки работы двигателя;
  • качество тока — качественные накопители электроэнергии выдают ток с отклонением от значений промышленного не более 2%;
  • количество циклов заряд-разряд — не менее 500;
  • мощность — из расчета потребителей с запасом 30%, но не менее 6 кв;
  • производимый шум — инверторы работают бесшумно.

Современные накопители электрической энергии большой мощности могут обеспечивать дом энергией на протяжении 1-2 суток. При восстановлении электроснабжения их отключать не надо, все происходит в автоматическом режиме.

Большая домашняя батарейка

Большая домашняя батарейка

Большая домашняя батарейка российского производства Экомоторс является недорогим и эффективным аналогом накопителю Tesla PowerWall. Изделие используется для резервного питания частных домов, дач, офисов и прочих объектов, которые в любой момент могут отключить от электричества. Также его можно устанавливать в жилых фургонах, бытовках и передвижных столовых. Устройство накапливает энергию по низким тарифам в ночное время. Имеет компактные размеры, крепится на стене в вертикальном или горизонтальном положении.

Технические характеристики:

  • емкость — 7,8 кВт/ч;
  • напряжение батареи — 24 В;
  • мощность — 7,2 кВт;
  • размеры — 1000×500×250 мм;
  • вес — 100 кг;
  • количество циклов — 7000.

Контроль работы и состояния устройства осуществляется с помощью планшета Android с возможностью вывода информации на ПК или сотовый телефон.

Накопители электроэнергии для дома

Накопители энергии sess

Накопительные системы для частного дома способны обеспечить питанием на протяжении 24-48 ч. Этот показатель зависит от полноты зарядки, количества потребителей и емкости АКБ.

Используются такие типы батарей:

  • Свинцово-кислотные. Недорогие, хорошо держат заряд и быстро выходят на полную мощность.
  • Литий-ионные. Отличаются небольшим весом, низким саморазрядом и высокой емкостью.

Выбор определяется собственными потребностями и финансовыми возможностями.

Устройство накопителей

Накопители электроэнергии для дома и дачи представляют собой систему, состоящую из двух функциональных узлов, выполняющих определенную задачу:

  • Аккумуляторный блок. Предназначен для накопления энергии от промышленной сети, топливного или ветрового генератора, солнечной панели или водяной турбины.
  • Автономный инвертор. В режиме ожидания осуществляет подзарядку АКБ до заданного значения. При пропадании питания переключается в режим преобразователя постоянного напряжения в переменное (220 В или 380 В), подавая его во внутреннюю сеть жилья.

По месту расположения устройства подразделяются на встраиваемые, отдельно стоящие, напольные и настенные.

Типовое решение и модернизация

Инвертор МАП SIN Энергия 48-220 18 кВт HYBRID

В зависимости от потребностей и частоты отключения тока приобретается один или несколько элементов, которые соединяются последовательно или параллельно.

Для установки конструкции внутри помещения лучше брать модели AGM и гелевые. Они герметичны, хорошо переносят полный разряд и не требуют обслуживания.

Изделия с жидким электролитом выделяют пары кислоты, опасные для здоровья. Их можно устанавливать только вне жилых помещений. Такие модели при частых разрядах быстро изнашиваются.

Компания «Экомоторс» постоянно работает над усовершенствованием своей продукции. При этом она выпускается как серийно, так и под заказ.

Клиент может приобрести товар с такими модернизациями и характеристиками:

  • мощность;
  • емкость;
  • сила тока;
  • напряжение;
  • продолжительность работы;
  • количество фаз.

Исходя из внесенных изменений определяется конечная цена.

Применение накопителей электроэнергии

Источники бесперебойного питания для газовых котлов

Бытовые и промышленные накопители могут использоваться для повышения мощности, бесперебойного питания в аварийных ситуациях и автономного электроснабжения неподключенных к сети объектов.

Таковыми могут быть:

  • дом;
  • дача;
  • кафе;
  • мастерская;
  • прорабская;
  • котельная;
  • водонапорная станция;
  • склад;
  • гараж.

Инверторные устройства не зависят от условий окружающей среды, но могут подзаряжаться от внешних источников, в том числе в процессе работы.

Резервный источник электроснабжения: назначение для загородного дома

Содержание статьи:

Природные факторы, нехватка инвестиций, ежегодное старение основных фондов систем электроснабжения часто приводят к поломкам и отключению электроэнергии. Обычно это случается в маленьких поселках, сельской местности. Поэтому для загородного коттеджа необходимо предусмотреть резервный источник электроснабжения. В современном доме все функционирует с помощью электричества. Если отключение котельной, водоснабжения произойдет при отсутствии хозяев, зимой, в морозы, коттеджу будет нанесен существенный ущерб. Поэтому без резервного электроснабжения загородного дома обойтись невозможно.

Оно необходимо при скачках напряжения в сети выше нормы. Стабилизаторы не справляются с ними, бытовое оборудование выходит из строя. Надежный источник бесперебойного питания или инвертор автоматически удержит заданную величину.

На какое время нужно рассчитывать источник

Автономная система электрического питания может обеспечить бесперебойную работу всего оборудования дома

Грамотный подход к бесперебойному электроснабжению частного дома должен учитывать периоды времени, частоту отключений тока. Краткосрочные и средние периоды отсутствия электроэнергии бывают по причине аварий или капризов погоды. Длятся от 12 до 24 часов. Длительные, в несколько суток, могут происходить при бедствиях стихийного характера. Оборудование должно мгновенно среагировать на отключение напряжения, обеспечить работу всех систем в доме или на даче в течение нужного времени.

Для правильного выбора источника питания необходимо учесть:

  • продолжительность отключений электроэнергии в данной местности;
  • какой тип потребителей электроэнергии в доме, если есть оборудование, которому нужны три фазы и 380 В – однофазный источник с 220 В сюда не подойдет;
  • величины токов, которые оснащение использует в нормальном и пиковом режиме.

Если возникают сомнения, можно пригласить электрика, который учтет все важные моменты и поможет подобрать оборудование.

Способы подключения источников резервного электроснабжения

Для небольшого срока отключения подойдет резервное электроснабжение дома от ИБП с АКБ

Бесперебойные системы для обеспечения резервного электроснабжения бывают одно- и двухступенчатые. Одноступенчатая схема включает инвертор и аккумуляторные батареи достаточной мощности, чтобы хватило энергии на несколько часов. Аккумуляторы заряжаются от сети. В случае аварийного отключения центрального электроснабжения система мгновенно автоматически переходит на режим питания дома. Гибридные инверторы позволяют добавлять мощность. Если от сети приходит 5 кВт, на выходе можно получить от 9 до 29 кВт.

Для длительных отключений электроэнергии подойдет двухступенчатый способ. Система состоит из источника бесперебойного питания (ИБП), аккумулятора, генератора. Генераторные установки работают на газе, бензине, солярке. В качестве топлива используют энергию ветра и солнца.

В резервную систему подключают жизненно необходимое оборудование – компоненты отопления, водоснабжения, аварийное освещение, одну – две розетки для бытовой техники. Минимальная мощность источника питания для дома площадью до 300 квадратных метров составит 2 кВт.

Инверторный генератор Honda EU10i

Можно приобрести резервную систему электроснабжения для подключения всего оснащения коттеджа. От нагрузки будет зависеть ее комплектация и стоимость.

Для небольшого дома оптимальный вариант – использование компактных и недорогих источников электроэнергии.

  1. Инвертор уже имеет функцию автоматического включения. С блоком аккумуляторных батарей его размещают в подсобном помещении. Работает без подзарядки в течение 24 часов. Стоит недешево, но бесшумный, не требует дополнительных вложений и присмотра.
  2. Недорогой компактный бензиновый, дизельный генератор можно просто выкатить из дома, или разместить в открытой уличной пристройке. Их не комплектуют автоматической схемой запуска, а включают вручную. Имеют небольшую стоимость. Хорошо подходят для дачного домика.
  3. Если жилье имеет централизованное газоснабжение, в отдельном помещении или на улице можно установить газовый генератор.

В стационарных резервных системах электроснабжения больших загородных коттеджей используются генераторы, солнечные батареи, геотермальные источники.

Разновидности генераторов

При выборе генератора для автономного резервного источника электроснабжения необходимо учитывать не только стоимость комплекта оборудования, но и цену топлива. Параметры места для размещения и эксплуатации должны отвечать нормам и правилам. Это тоже немалые вложения.

Газовые генераторы

Газовый генератор

Можно размещать в неотапливаемом помещении. Создают мало шума. Для сжиженного газа нужны специальные емкости – газгольдер или баллон. Одного баллона на 50 литров хватит на 15 часов электроснабжения небольшого дома. Если использовать магистральный газ, необходимо правильно сделать вытяжную вентиляцию в помещении. Оформить и согласовать с газовыми службами пакет документов для подключения объекта.

Бензиновые генераторы

Бензиновый генератор DDE GG3300P

Достоинства: возможность работать при минусовых температурах, доступность топлива. Имеют моторесурс на 5-7 часов работы, затем нужен перерыв в 1 час. В базовый комплект поставки автоматика не входит. Ее нужно покупать устанавливать, настраивать отдельно. Разрешение на эксплуатацию не требуется.

Дизельные генераторы

Могут работать в любых погодных условиях. Экономичны – расход топлива в 1,5 раза меньше, чем у бензиновых. Время работы – 6-15 часов, в зависимости от емкости бака для топлива. Недостатки: шум, выхлопные газы, дорогое техобслуживание по сравнению с бензиновыми. Для запуска в морозные дни необходимо предусмотреть хранение топлива в теплом помещении.

Нетрадиционные источники питания

Схема самодельного ветрогенератора

К ним относятся ветряные генераторы, которые будут работать только в местах, где постоянно дует ветер. Геотермальные установки, использующие горячую воду из недр земли. Но такая вода насыщена минералами и токсинами. Сливать ее в открытые источники нельзя.

Солнечные батареи

Резервное электропитание загородного дома с помощью солнечных батарей – недешевое, но хорошее решение вопроса. Оборудование экологически чистое, бесшумное. Комплект состоит из модулей, контроллера, инверторного блока, аккумуляторных батарей. Недостаток – высокая цена.

Возможны варианты комбинированного использования разных источников резервного питания.

Планируя установку бесперебойного электроснабжения дома, необходимо учесть все факторы работы системы: стоимость оборудования, топлива, обслуживания, монтажа, дополнительные расходы.

ИБП для дома и дачи. Как выбрать?

ИБП для частного дома – это оптимальный и современный способ решить все проблемы некачественного электропитания. В этой статье мы собрали всю информацию, которая поможет определиться с выбором подходящего варианта.

Как работает ИБП? При наличии электричества на вводе бесперебойник транслирует его через себя на нагрузку, а ИБП типа on-line ещё и обеспечивают высококачественную стабилизацию напряжения. Если электричество пропало, бесперебойник моментально (инверторы за 10мс, on-line за 0сек.) переходит в режим работы от аккумуляторов. При восстановлении внешнего питания источник автоматически перейдет на трансляцию сети и параллельно зарядит аккумуляторы.

Мощный бесперебойник – лучшая альтернатива генератору: срабатывает моментально, защищает бытовую технику и электронику от скачков напряжения, не требует обслуживания и заправки топливом, работает бесшумно и экологичен.  Подробно в нашей отдельной статье.

Как правильно выбрать бесперебойник для дома?

Для правильного подбора нужно определиться с ответами на 3 вопроса:

  • Что должно иметь в доме гарантированное электропитание – отдельный бытовой прибор, группа автоматов, целая фаза или весь дом по трем фазам. Ответ на этот вопрос определяет мощность и среднюю нагрузку на ИБП. Готовые комплекты представлены на этой странице.
  • Второй вопрос касается времени автономной работы, которое необходимо для расчета емкости аккумуляторов.
  • Третий вопрос относится к качеству входящего напряжения. Оно может быть как качественным и стабильным, так и некачественным, т.е. пониженным, повышенным или «скачущим». В первом случае рекомендуются инверторы, во-втором необходимы стабилизаторы напряжения или ИБП типа on-line.

ИБП на отдельный бытовой прибор

Самые бюджетные решения – это ИБП на отдельные бытовые приборы мощностью до 900Вт. Самая частая задача – бесперебойное питание газового котла отопления и циркуляционных насосов. В этом случае мы рекомендуем он-лайн ИБП мощностью 1000Ва с внешними аккумуляторами. Средний бюджет – 40т.р.

При стабильной сети и ограниченном бюджете можно установить линейно-интерактивные ИБП с подключением одного внешнего аккумулятора, бюджет – около 20т.р. Установка таких комплектов элементарная – через вилку/розетку. Если котел и насосы запитаны через распределительный щиток, бесперебойник можно подключить в разрыв линии питания этого щита. Подробную информацию вы можете узнать в статьях по тегу «ибп для котлов»

ИБП на 1000Ва с двумя батареями на 100Ач

ИБП для группы автоматов

Бесперебойное питание части самой важной нагрузки в доме, которая выводится на отдельную группу автоматов. В этом случае на линию гарантированного питания подключается:

  • Система отопления – котел, насосы, автоматика
  • Часть основного освещения
  • Холодильник
  • Сигнализация, домофон и видеонаблюдение
  • Автоматические ворота
  • Розетки с немощным оборудованием – ТВ, ПК и т. п.

Оптимальная мощность ИБП в таком случае – 3кВт. Подключается он к вашему распределительному электрощиту силовым кабелем. Выход инвертора заводится на отдельные автоматы, которые должны питаться бесперебойно. В итоге, при отключениях электричества, самые важные потребители, а также системы жизнеобеспечения дома остаются рабочими. Важно отметить, что максимальная мощность, которая может быть подключена на эти автоматы будет ограничена номиналом ИБП, так как он постоянно находится в цепи питания и подключается последовательно нагрузке. Иными словами, работает источник от сети или от батарей, нельзя включать превышающую его мощность нагрузку.

Стоимость готового для установки комплекта с батарейным запасом в 400Ач на среднюю автономию в 8 часов составит около 70-80т.р.

Инвертор Stark или BiNeos бесперебойно питают отдельные автоматы в щите

ИБП на фазу

Популярный вариант обеспечения бесперебойного питания – это ИБП на одну фазу из трех, на которую собирается приоритетная нагрузка в доме.   Как правило, мощность такого ИБП 5-6кВт и это уже позволяет дополнительно к тому, о чем говорили выше подключить:

  • Всю систему водоснабжения, включая скважинный насос
  • Практически всё освещение в доме
  • Микроволновку и другие мощные бытовые приборы
  • Морозильник
  • Розетки комнат и т.п.

Подключение также осуществляется через основной распределительный щит. В процессе монтажа наши инженеры-электрики производят все необходимые перекоммутации для того, чтобы с одной стороны собрать на линию гарантированного питания всё необходимое, а с другой не допустить перекоса по фазам.

Стоимость подобного комплекта оборудования с автономной работой на 8-10 часов составляет 140-180т.р.

Бесперебойник на весь дом

Подобный ИБП устанавливается сразу после вводного автомата и обеспечивает гарантированным электропитанием весь дом по трем фазам. В этом случае, для оповещения об отключениях устанавливается GSM модуль или выводится сигнальная лампа на видное место.

При установке ИБП для дома иногда целесообразно в обход источника подключать мощную неприоритетную нагрузку: электропечь сауны, всевозможные электрические подогревы, резервный электрокотел и т.п.

Для бесперебойного питания всего дома с точки зрения оптимального соотношения бюджет/функционал мы рекомендуем одну из трех конфигураций:

    • Мощный однофазный инвертор и автоматика коммутации фаз. В этом случае одна основная фаза запитывается напрямую через инвертор, две остальных фазы подключаются на инвертор через быстродействующие контакторы. Линия инвертора обеспечивает переключение на резервное электропитание от аккумуляторов за 10мс, а это время не заметно для любого типа оборудования. Остальные две фазы подключаются за 100мс.

    • ИБП типа он-лайн конфигурации 3в1, что означает трехфазный вход и однофазный выход. Этот источник стабилизирует напряжение, объединяет мощность всех фаз в одну. Таким образом, мы получаем равномерную нагрузку по фазам, идеальное напряжение и, конечно, бесперебойное питание. Это одно из лучших решений при стандартной выделенной мощности в 15кВт.

  • При большой выделенной мощности оптимально использовать промышленные трехфазные ИБП on-line типа конфигурации 3в3 номиналом от 30-40кВт и выше.

ИБП на 36кВт. Доступный диапазон от 20кВа до 120кВа.

Стоимость среднего ИБП на весь дом с автономной работой на 8-10 часов составит около 250-350т.р.

Время автономной работы

Время автономной работы, при отсутствии напряжения, зависит от средней нагрузки на ИБП и, конечно, от ёмкости аккумуляторных батарей.  В наших расчетах мы оперируем понятием «средняя длительная нагрузка», которая считается с использованием коэффициента спроса. Иными словами, всё подключенное к ИБП оборудование и освещение крайне редко работает одновременно и постоянно. Как показывается практика, это значение в разы ниже максимальной мощности. Среднюю нагрузку по отдельным группам или по одной фазе вы можете посчитать на нашем калькуляторе или обратиться за помощью к нашим менеджерам. Реальное среднее потребление вашего дома вы можете посмотреть в счетах за электричество.

Итак, мы понимаем среднюю нагрузку и требуемое время автономной работы, которое обычно определяется исходя из практики отключений. Расчет ёмкости аккумуляторов производится по специальной формуле Пекерта, где задаются средняя мощность, характеристики батареи и необходимое время. На основе этого алгоритма мы создали наш калькулятор.

Дополнительные критерии выбора

  • Источники бесперебойного питания бывают нескольких типов.
    1. офф-лайн или инверторы. Их мы рекомендуем использовать в том случае, если входящее напряжение не нужно стабилизировать или у вас уже стоят стабилизаторы. К плюсам инверторов можно отнести возможность работы с солнечными панелями и возможность автоматизации с генератором, практически бесшумную работу и высокую перегрузочную способность. Также на основе инверторов строят системы полностью автономного и альтернативного электроснабжения.
    2. ИБП типа лайн-интерактив. По сути, это офф-лайн инверторы со встроенным стабилизатором низкой точности. Рекомендуемая сфера применения – маломощные ИБП для циркуляционных насосов у твердотопливных котлов.
    3. ИБП типа он-лайн, которые обладают с максимально возможной стабилизацией напряжения, фильтруют все сетевые помехи и скачки напряжения, но требуют установки в изолированном помещении, так как шумят вентиляторами охлаждения. Рекомендуем их к установке как при низкокачественной входной сети, так и при наличии бытовой техники и электроники премиум-класса в доме. Бывают однофазные, 3в1 и трехфазные.
    4. Подробнее о различиях инверторов и ИБП on-line.
  • ИБП следует всегда выбирать с запасом по мощности 30% относительно совокупной мощности всех подключенных электроприборов. Также следует учитывать пусковые токи, которые дают погружные насосы, компрессоры кондиционеров и холодильников.
  • Аккумуляторы, которые используются в ИБП, полностью герметичны, не выделяют газ и не требуют обслуживания. Отмечу, что при желании практически всегда можно нарастить батарейный банк для увеличения времени автономной работы в течение года после начала эксплуатации системы.
  • Аккумуляторы типа AGM используются для резервного электроснабжения, так называемый буферный режим. Гелевые, карбоновые и литиевые батареи, как правило, используются в циклическом режиме, который характерен для альтернативных солнечных и автономных систем электроснабжения. Подробнее в этой статье.


 Буду рад ответить на ваши вопросы!

ИБП для дома – нюансы выбора источника бесперебойного питания для частного дома

Содержание

Назначение ИБП для дома

В наше время сложно представить себе жилой частный дом без «традиционного» набора как простых, так и высокотехнологичных электроприборов: систем освещения, отопление, вентиляции, водоснабжения и охраны, различной кухонной бытовой техники, телевизоров, ПК, ноутбука, пылесоса, стиральной машины, кондиционера. Все современные инженерные системы, оснащенные электронными компонентами, а также сложная бытовая техника наших домов с каждым годом становятся все более совершенными.

Однако, существенно облегчая жизнь и экономя наше время, подавляющее большинство бытовой техники требует при этом соблюдения обязательных условий эксплуатации, одним из которых, безусловно, является качественное и бесперебойное электроснабжение. Несоответствие параметров электропитания или внезапные отключения электричества, в лучшем случае, приведут к некорректной работе или к сокращению срока службы оборудования, в худшем, – к преждевременному выходу его из строя. Предотвратить все эти последствия позволит установка источника бесперебойного питания для дома.

ИБП просто необходим в тех случаях, когда в доме или квартире случаются периодические отключения электроэнергии в питающей основной сети. Чаще всего, причинами этого могут быть воздействия атмосферных явлений на ЛЭП (дождь, ураганный ветер, наледь на проводах, вызывающие их обрыв) или ненадлежащее состояние электросетей и вспомогательного оборудования, приводящее к аварийным отключениям.

Подбирая ИБП для дома, вы должны знать, что прибор решает сразу две задачи.

Функционал ИБП Комментарий
Обеспечение бесперебойного электроснабжения ИБП, работая в автономном режиме, обеспечивает бесперебойное питание нагрузки электроэнергией, зарезервированной в аккумуляторных батареях.
Стабилизация напряжения При наличии встроенного стабилизатора напряжения, ИБП может осуществлять коррекцию параметров напряжения до номинальных значений.

Виды ИБП

Конечно, универсального ИБП для дома быть не может. Подходящий тип устройства во многом определяется видом нагрузки, для которой требуется бесперебойное питание, характером возможных неполадок и перебоев в питающей сети.

Для домашнего использования в некоторых случаях подходящими будут самые дешевые на рынке ИБП резервного и линейно-интерактивного типов. Однако, существует еще один более дорогостоящий, но и более универсальный и совершенный тип бесперебойников, работающий по принципу двойного преобразования. Он способен обеспечить максимально качественную и надежную защиту любой домашней техники. Далее мы рассмотрим каждый из указанных типов более подробно.

ИБП резервного типа (off-line)

Такие устройства вполне подойдут для работы с нетребовательной к питанию нагрузкой. Они отличаются отсутствием блока стабилизации напряжения и, как правило, рассчитаны на работу с нагрузкой небольшой потребляемой мощности.

При возникновении перебоев в основной сети или недопустимых отклонениях напряжения от нормы ИБП резервного типа просто переключается в автономный режим, коммутируя нагрузку на питание от аккумуляторов. При возобновлении электроснабжения питание потребителей перенаправляется на основную сеть.

Большим преимуществом применения бесперебойников этого типа является простота устройства, достаточная надежность работы и невысокая стоимость.

Очевидные недостатки ИБП резервного типа – это время переключения при переходе на работу в автономный режиме и обратно (в среднем 4-10 мс) и отсутствие функции стабилизации. В совокупности с искаженной синусоидой выходного напряжения, характерной большинству ИБП этого типа, можно сказать что их использование будет приемлемым лишь для нетребовательной к форме сигнала и провалам питающего напряжения нагрузки.

Линейно-интерактивные ИБП (line-interactive)

Для более требовательной к качеству напряжения и бесперебойности питания бытовой техники можно порекомендовать использование ИБП линейно-интерактивной топологии (line-interactive). Главное их отличие от резервного типа состоит в наличии функции контроля и стабилизации напряжения.

Коррекция напряжения, выполняемая автотрансформатором, обеспечивает нормальную работу бытовой техники при пониженном или повышенном напряжении сети без перехода на работу от аккумуляторов.

ИБП этого типа, отличаясь возможностью подачи напряжения с более чистой синусоидой, хорошо подходят для работы с чувствительными к питанию электроприборами (например, ПК, принтерами, ТВ и видеоаппаратурой) и техникой с электродвигателями (например, циркуляционными насосами систем отопления и водоснабжения).

К недостаткам ИБП можно отнести не моментальный переход на работу от АКБ, ступенчатость регулировки выходного напряжения и достаточно высокую на сегодняшний день стоимость устройств.

Онлайн ИБП (on-line)

Особенностью их работы можно назвать постоянный процесс двойного преобразования переменного напряжения. При отсутствии напряжения в сети нагрузка получает питание от аккумуляторов, напряжение которых инвертируется в переменное.

Главным преимуществом таких ИБП, безусловно, является отсутствие времени перехода в автономный режим, обеспечиваемое используемой технологией онлайн.

Данные источники бесперебойного питания для частного дома имеют более высокую стоимость по сравнению с другими типами ИБП в силу своей технологичности. Однако, вполне обоснованным их бытовое применение будет

Аварийное питание дачи или загородного дома (инвертор + аккумулятор)

Обзор может оказаться полезным всякого рода дачникам и пользователям загородных домов (а может и не только загородных), в местах с частым отключением электричества…

Вместо предисловия (можно пропустить нетерпеливым — многА буковок)

Дополнительная информация

Уже несколько лет переехал жить на дачу (просто нравится), и столкнулся с проблемой периодического отключения электричества. Причины выдвигались разнообразные и нехватка мощности трансформатора в СНТ (выбивало) и разнообразные работы и т.п.
Понятно что меня эти проблемки не радовали, особенно если учитывать, что как у большинства дачников вода у меня из скважины, и при отключении электроэнергии ее просто нет 🙁 Ну и в холодное время года может и котел отключаться без электропитания, надоели эти все фонарики/свечки…
Стал искать варианты решения этой проблемы.
Первые варианты были установка солнечных батарей/ветряков (собирал инфу)… Но весьма отпугнула цена + окупаемость данного предприятия. Вернее сказать подобное решение актуально не имеющим доступа к сетевой электроэнергии СОВСЕМ, при этом расходы имеют смысл, как соизмеримые с подключением к сетевым источникам. В моем случае- регулярные отключения по несколько часов, это получалось слишком дорого и нерентабельно.
Вариант с бензо и дизель генераторами рассматривался (большинство соседей используют подобный вариант), но имеет ряд минусов, в сравнении с родившейся идеей, использовать только«часть» от системы питания дома солнечной энергией! Ну т.е. использовать вместо солнечных батарей имеющуюся сеть 220в для заряда аккумуляторов, и расходовать заряд в отсутствие основной от аккумуляторов.
Ну короче конечный вариант схемы получился совсем далекий от схемы питания солнечной энергией 🙂 Но зато ГОРАЗДО дешевле и проще, причем дешевле даже бензо и дизель генераторов


Схема успешно отработала один год!
Элементы схемы, это
Инвертор с UPS и контролем/зарядкой внешней батареи (в моем случае инвертор 1500Вт (пик 3000Вт) — в некоторых китайских источниках фигурировала цифра 3000вт пиковой нагрузки до 4 минут, не проверял не знаю 🙂

Ниже на фото инвертор на 2000Вт (куплен соседу)





По идее каждый сам выбирает по своей нагрузке мощность, я отталкивался от среднемесячного потребления пересчитанного с учетом возможного пика в момент запуска двигателя насоса. Нужно иметь ввиду, что ВСЕ электропотребители запитывать нет смысла, т.к. пару часов можно спокойно потерпеть отсутствие нагрева воды нагревателями, стиралку, холодильник (он практически за день не оттает)
Чем меньше суммарная мощность, тем меньшей мощности требуется инвертор и меньшей емкости аккумулятор (на то же время работы) — это РЕАЛЬНО позволяет значительно уменьшить затраты на создание аварийного питания.
Далее, в моем случае инвертор с модифицированной синусоидой (он дешевле). В случае использования (например) котлов для обогрева и др. устройств требующих ЧИСТОЙ синусоиды для насосов, а так же при подключении холодильника и т.п. устройств необходимо выбирать инвертор несколько более дорогой, выдающий «Чистую синусоиду» (не забывая про функции UPS и заряда, если Вас интересует АВТОМАТИЧЕСКИЙ переход на аварийное питание и обратно).
Например такой
Насос на скважину у меня тоже «любит» чистую синусоиду, но я исходил из того, что он у меня с гидроаккумулятором (баком на 24л), и включения кратковременные. За это время насос не успевает нагреваться и уходить в защиту (к слову сказать тепловая защита вроде на всех сейчас установлена). На практике один раз насос отрубился в защиту, когда летом насос стоял постоянно включенным (поливался огород) и жена не заметила что включилось аварийное питание 🙂 Сколько времени он проработал до срабатывания защиты неизвестно 🙂
Аккумулятор автомобильный (я покупал с запасом — на 190 А*ч).

Как оказалось, для меня, эта емкость оказалась слишком избыточной — в реале, практически за часов 5 работы от аккумулятора, показания встроенного измерителя напряжения аккумулятора не изменились заметно. При этом было включено освещение в паре комнат, уличное и два телевизора на 24″ и 38″, ноутбук 17″, (по необходимости вода) и возможно еще что-то… + вполне можно было подрабатывать различным ручным электроинструментом (по необходимости).
Покупать специальные аккумуляторы (будь то тяговые или гель) я решил нецелесообразным, т. к. инвертор имеет контроль заряда аккумулятора, и в отличие от «солнечных технологий» не вырабатывает его ниже «нормального его разряда».

Для более оптимального подключения я разделил всю электропроводку дачи на две части (в электрической коробке):
-Одна часть идет напрямую от сети, и не резервируется аварийным источником — электронагреватели воды, стиралка, холодильник и прочие достаточно энергоемкие потребители, без которых можно легко «прожить» несколько часов.
-вторая часть подключена с коробки через кабель на обычную вилку, чтобы при необходимости ее можно было включить в имеющуюся рядом розетку (при этом из схемы легко исключается инвертор и аккумулятор), это может понадобиться, например, при выходе из строя инвертора, аккумулятора или для их обслуживания.
В тоже время инвертор на выходе уже имеет предустановленную розетку стандартную, к которой и подключается вилка с потребителями требующими резервного питания.
У меня это получилось примерно так.

Нужно иметь ввиду (на уме) некоторую технику безопасности при выборе места размещения и монтаже (не совсем как у меня — делалось скорее для тестирования, но пока так и осталось, как говорят нет ничего более постоянного, чем «временное» :))

Схема срабатывает при отключении 220в (или изменении параметров выше/ниже допустимых) — переключается на питание от аккумулятора, при этом слышен небольшой шум от вентилятора охлаждения инвертора (зависит от кол-ва потребителей подключенных в данный момент) и светится индикация на передней панели инвертора. При появлении сети происходит обратное переключение на сеть 220 и повышается шум вентилятора, на время подзаряда аккумулятора. Практически толчков в доме не заметно, никакого дискомфорта от пропадания сети я не испытываю и даже не могу сразу сказать (когда соседи по тлф звонят спрашивают) — есть ли «свет» или нету 🙂

Размещение синусоид и пр. технических нюансов в данном обзоре считаю необязательным, поэтому приведу фото внутренностей инвертора (для ликбеза и маньякам страждующим расчлененки)

Сравнение «моей» схемы резервного питания с подобными на бензине и дизель генераторах:
+ меньшая стоимость
+ нет шума
+ нет запаха
+ автоматический переход на резервное питание
+ нет проблем при запуске ни летом ни зимой (особенно актуально при запуске женой)
+ нет необходимости в отдельном месте для хранения (на веранде занимает одну полку)
+ нет необходимости закупать, привозить, хранить топливо

— ограниченное время непрерывной работы

± Спорные пункты, это переделка проводки и отключение некоторых потребителей, т. к. можно подключить ВСЕХ и ничего не переделывать, но необходимость более мощного инвертора (возможно с «чистым» синусом), мощного аккумулятора (скорее всего использование двух последовательно и инвертора на 24в, для уменьшения токов по низковольтным цепям)

Вывод: Вполне рабочая схема, я (и жена) по крайней мере довольны вполне.

ЗЫЖ ссылки по просьбе на модифицированную синусоиду (как в обзоре) aliexpress.com/item/2000W-4000W-peak-12v-to-220v-Power-Inverter-Charger-UPS-Quiet-and-Fast-Charge/1984783459.html
и чистую синусоиду (самую дешевую из найденных, насколько чистая не знаю) aliexpress.com/item/pure-sine-wave-2000W-4000W-peak-12v-to-220v-230v-240v-Power-Inverter-Charger-UPS-Quiet/32242841357.html

UPD.
Через некоторое время после написания и опубликования этого обзора произошло несколько событий или новостей, как бы лучше выразиться 🙂 Решил дописать в этот обзор, т.к. не знаю как тут делают в подобных случаях обычно 🙂

1. В результате некоторых истязаний над инвертором удалось его «спалить» 🙂 Нет смысла описывать КАК и СКОЛЬКО мы ему дали… но он держался стойко 🙂 Было включено освещение, тв, ноут, насос включался регулярно на 800 Вт рабочего (пусковой значительно выше)+ добавили электрокамин на кВт полтора- два (сейчас трудно сказать в каком режиме его включали в тот момент), при этом напряжение сети «гуляло» до 120 и подымалось выше 220 заметно довольно регулярно, были проблемы на новый год на дачах…
Короче, как оказалось сам инвертор выжил, сгорели контакты реле коммутирующего. Была произведена замена на иное (к сожалению не сфотографировал модель), т.к. вариантов на радиорынке было немного на близкий ток с коммутацией по двум контактам.

В процессе «осваивания» схемотехники данного инвертора получилось «выйти» на производителя, который любезно предоставил схему-логику поиска неисправностей данного инвертора.
Разместил на своем сайте, т.к. тут не нашел возможности хранения файлов rauss.ucoz.ru/_ld/0/3_checking.zip

Схему смог найти только ПОДОБНОГО устройства, если необходимо, то ее тоже могу вкачать.

Ну и кроме всего вышеописанного… Производитель предложил разместить ссылку прямо на него. У него появился интернет ресурс, который начинает работать с отправкой для РОЗНИЧНОЙ продажи подобного инвертора, и целого ряда других и прочей электроники! Я думаю многих может заинтересовать ресурс для ознакомления по крайней мере. Весьма отзывчивая поддержка, я бы сказал даже несколько навязчивая, но посмотреть есть на что 🙂 Тем более раз обещают отправку в Россию.
Я надеюсь это не противоречит «местным правилам» 🙂

Накопление энергии в электросети — как это работает

Накопление энергии в энергосети (или хранение энергии в крупных объемах) – совокупность методов, используемых для хранения энергии в больших объемах с использованием электросетей. Электроэнергия хранится в периоды, когда производство (особенно – от таких электростанций, вырабатывающих ток с перерывами, как ветряные, приливные и солнечные электростанции) превышает потребление, и возвращается в сеть, когда потребление превышает производство.

Технологии накопления электроэнергии

По состоянию на 2016 год самой крупной разновидностью электросети с функцией накопления энергии является электросеть от гидроэлектростанции. Она включает традиционную выработку энергии на гидроэлектростанциях и гидроаккумулирование энергии. В качестве альтернативы накоплению энергии в электросети предлагают использовать пиковые электростанции.

Преимущества аккумулирования и использования пиковой нагрузки

Накопители используются для передачи мощности электрическим сетям при условии, когда потребление энергии превышает ее производство, и это соотношение невозможно изменить сразу. Таким образом, нет необходимости в резком увеличении или уменьшении производства энергии для покрытия кратковременной потребности. Вместо этого передача от группы генераторов и резервных средств поддерживает объем энергии в постоянном диапазоне.

Другим, более сложным способом для достижения эффекта, аналогичного накоплению энергии в электросети, является использование умных электросетей для получения возможности управления спросом на электроэнергию. Обе технологии позволяют изменить передачу и потребление энергии с одной фазы (когда в ней нет потребности) на другую (когда в ней есть крайняя необходимость).

Любая электросеть должна приспособить производство энергии к ее потреблению, так как оба параметра сильно меняются с течением времени. Любое сочетание накопление энергии и управления спросом на электроэнергию обладает следующими преимуществами:

  1. Электростанции на топливных элементах (к примеру, угле, нефти, газе или ядерном топливе) могут быть эффективнее и с меньшим трудом вырабатывать постоянный объем энергии.
  2. Электричество, вырабатываемое (или потенциально вырабатываемое) периодическими источниками, может храниться и использоваться позднее, хотя его можно будет передать с целью продажи в любой точке мира или просто использовать.
  3. Пиковая выработка или пропускная способность может быть ограничена общим напряжением всех аккумулирующих систем и регулируемой нагрузкой, исключающей использование ресурса аккумуляторов
  4. Более стабильное ценообразование. Стоимость хранения и/или управления учитывается при ценообразовании. Таким образом, существует не так много колебаний объема подаваемой потребителям энергии, или (если объем зафиксирован законом) будет меньше потерь при передаче больших объемов дорогостоящей энергии коммунальным предприятиям в случае, когда пиковая потребность должна покрываться за счет импортной энергии.
  5. Аварийная готовность. Жизненно необходимые потребности в энергии могут быть удовлетворены даже при отсутствии мощностей для передачи и производства энергии или в случае отсрочки удовлетворения второстепенных задач.
  6.  Ликвидация перегрузок в сети. В случае работы электросети на полную мощность передача энергии во время пика производства или потребления может приводить к перегрузке линий. При поглощении или высвобождении энергии соответственно рядом с местом производства или потребления соответственно накопитель может помочь избежать перегрузки. После пикового периода, когда на сеть оказывается меньшее давление, энергия из двух накопительных систем передается обратно.

Возобновляемые источники энергии

Энергия, получаемая из фотоэлементов, приливов и ветров, по своей сути является изменчивой, так как объем ее производства зависит ль времени суток, фазы луны, времени года и таких случайных факторов, как погода. Таким образом, возобновляемые источники энергии дают особые проблемы для энергосистем общего пользования. Хотя подключение большого количества отдельных ветрогенераторов решает проблему возможных изменений, солнечная энергетика не будет работать по ночам, за исключением генераторов на расплавах солей, а приливные электростанции зависят от поведения Луны, из-за чего нельзя быть уверенным в том, что энергия будет при максимальной нагрузке.

Также серьезно отличается степень воздействия на любое энергетическое хозяйство. При летнем пике основные потребности может удовлетворять солнечная энергетика. При зимнем пике и более низких температурах ветрогенераторы могут соотноситься с отопительной нагрузкой здания и применяться для того, чтобы взять ее на себя. В зависимости от этих факторов от 20 до 40 % общей выработки ложится на такие неисчерпаемые источники энергии, как фотоэлектричество и ветрогенераторы. В дальнейшем могут потребоваться инвестиции в накопление энергии в электросетях, управление электропотреблением со стороны потребителя или и то, и другое.

В электросетях без возможности накопления энергии источники энергии, связанные с полезными ископаемыми (углем, нефтью, газом, ядерным топливом), должны будут повышать или понижать выработку, чтобы соответствовать росту и падению производства электричества с использованием неисчерпаемых источников. В то время, как нефтяные и газовые заводы могут быстро повысить выработку энергии, если ветер утихнет, угольные и атомные электростанции могут потребовать куда больше времени на загрузку.

Таким образом, коммунальные системы с меньшей долей выработки энергии на газовых или нефтяных электростанциях более зависимы от управления электропотреблением и пропускной способности электросетей.

Французская консалтинговая фирма «Yole Development» предполагает, что рынок «систем долгосрочного хранения» к 2023 году может достичь 13,5 млрд. долларов против менее 1 млрд. в 2015 году.

Управление электропотреблением со стороны потребителя и хранение тока в электросети

Пользователи также могут хранить энергию из электросетей, к примеру, для зарядки электромобилей, запасающих энергию для транспорта и теплоаккумуляторов, накопление энергии для теплоснабжения или охлаждения воздуха обеспечивает возможность теплоаккумуляции для зданий. На сегодняшний день теплоаккумуляция служит только для изменения уровня потребления энергии во внепиковый период, при этом энергия не возвращается в электросеть.

Потребность в накоплении энергии в электросетях для обеспечения пиковой мощности уменьшается за счет ценообразования, связанного с временем использования, что является одним из преимуществ интеллектуальных счетчиков. На уровне дома потребители могут выбрать более дешевые внепиковые часы для использования сушилок и стиральных машин, посудомоечных машин, душа и готовки. Коммерческие и промышленные предприятия получат преимущество, сохранив средства, если отложат выполнение некоторых процессов до внепиковых часов.

Местные влияния от непредсказуемой работы ветряных электростанций создали новую необходимость в согласованном регулировании спроса, в соответствии с которым будет работать хозяйство. Исторически это можно было сделать, лишь сотрудничая с крупными промышленными компаниями, но сейчас это может распространиться на все электросети. К примеру, несколько крупномасштабных европейских проектов связывают изменение выработки энергии ветрогенераторами с изменением загрузки промышленных морозильных аппаратов для продуктов питания, связанным с небольшими изменениями температуры. В случае с целой электросетью небольшое повышение или понижения температуры приведет к мгновенному изменению объема потребления тока по всей сети. До сих пор остается открытым вопрос «Является ли пища глубокой заморозки или нагретая вода формой хранения энергии?».

В декабре 2013 года Министерством энергетики США был опубликован отчет, описывающий потенциальные выгоды накопления энергии и технологий управления потреблением энергии из электросетей:

«Модернизация электросистем поможет стране принять вызов и воплотить в реальность проекты, связанные с потребностями в энергии, в том числе – проекты по увеличению доли энергии из возобновляемых источников, связанные с изменением климата, и по увеличению эффективности получения энергии из невозобновляемых источников. Улучшение электросети должно сохранить ее прочность и гибкость, как системы поставки энергии, а накопление энергии может сыграть значительную роль в преодолении этих проблем путем улучшения пропускной способности сети, уменьшения стоимости, обеспечения высокой надежности, а также – отсрочки и уменьшения размера затрат на инфраструктуру. В конце концов, накопление энергии может сыграть важную роль для аварийной готовности за счет способности обеспечить вспомогательную энергию и обеспечить стабильность электросетей».

Отчет был составлен основной группой исследователей, представляющих Отдел по поставкам электроэнергии и энергетической безопасности, Агентство передовых исследований в области энергетики, Отдел по науке, Отдел по энергосберегающим технологиям и возобновляемой энергии, Сандийские лаборатории и Тихоокеанскую северо-западную национальную лаборатория, которые занимаются разработками в области накопления энергии в электросетях.

Методы накопления энергии в электросети

Сжатый воздух

Еще одним методом накопления энергии в электросети является использование внепикового тока или тока, произведенного из неисчерпаемых источников, для сжатия воздуха, который, как правило, хранится в старом карьере или какой-либо другой геологической структуре. При высокой потребности в электричества, сжатый воздух с небольшой долей природного газа нагревается, после чего – проходит через детандеры, вырабатывающие ток. Как правило, КПД хранения энергии в сжатом воздухе – 60-90 %.

Жидкий воздух

Еще одним способом накопления энергии является сжатие и охлаждение воздуха, что превращает его в жидкость, которую можно хранить и расширять при необходимости, вращая турбину и вырабатывая электричество. КПД такого вида накопления энергии превышает 70 %

Батареи

Накопление энергии в батареях применялось на заре появления постоянного тока. Там, где не могли беспрепятственно работать электросети постоянного тока, отдельные осветительные установки, работающие за счет ветряных турбин или встроенных двигателей внутреннего сгорания, обеспечивали светом и энергией небольшие двигатели. Система батарей могла использоваться для создания нагрузки без запуска двигателя или при слабом ветре. Блок свинцово-кислых батарей в стеклянных сосудах одновременно обеспечивали лампы энергией для свечения и двигатель – для старта перезарядки батарей. Технология накопления энергии в батареях, как правило, имеет КПД в 70-85 %.

Система батарей, присоединенных к преобразователям твердого типа, использовались для стабилизации мощности распределительных сетей. Некоторые батареи электросистем расположены неподалеку от электростанций, вырабатывающих ток за счет возобновляемых источников, и предназначены либо для выравнивания мощности, поставляемой ветряными или солнечными электростанциями, либо для изменения выходной мощности в то время суток, когда электростанции на возобновляемых источниках не могут вырабатывать энергию напрямую. Эти комбинированные системы (производство + накопление) могут или уменьшать нагрузку на сет при соединении с электростанцией, или применяться для достижения самообеспеченности и работы вне системы.

В отличие от электромобилей, батареи для длительного накопления энергии не страдают от ограничений в массе или объеме. Однако за счет больших объемов хранимой энергии и мощности цена за единицу мощности весьма высока. Соответствующей мерой для измерения прибыли от накопления энергии в электросетях является доллар/Вт-ч (или доллар/Вт), чем Вт-ч/кг (или Вт/кг).

Хранение электромеханической энергии в электросетях стало возможным за счет развитие электротранспорта, ставшего причиной быстрого падения цены производства батарей до уровня 300 $/кВт-ч. За счет оптимизации производственной цепочки к концу 2020 года главные производители хотят добиться цены в 150 $/кВт-ч. Эти батареи основаны на использовании литий-ионной технологий, которая годиться для применения в производстве мобильных телефонов за счет высокой цены и высокой плотности. Технологии, оптимизированные для электросетей, должны сосредоточиться на низкой цене и плотности.

Технологии батарей для подпитки сетей

Более дешевой и долговечной альтернативой литий-ионным батареям являются натрий-ионные аналоги, так как натрий гораздо чаще встречается в природе, чем литий, и куда дешевле. Но он обладает меньшей удельной мощностью. Однако этот вид батарей до сих пор находится на ранней стадии разработки.
Технологии для автомобилестроения зависят от твердых электродов, обладающих высокой удельной мощностью. Но процесс их производства стоит очень дорого. Жидкие электроды представляют собой дешевую альтернативу с меньшей плотностью, которая не нуждается в обработке.

Батарея с жидким электролитом

Этот вид батарей состоит из двух жидких сплавов металлов, разделенных электролитом. Они просты в производстве, но требуют температуры в несколько сотен градусов Цельсия для поддержания сплавов в жидком состоянии. В этой технологии используются никель-кадмиевые, серно-натриевые и жидкометаллические батареи.

Серно-натриевые батареи используются для накопления энергии в электросетях Японии и США. Электролит состоит из твердого бета-глинозема. Жидкометаллическая батарея, разработанная исследовательской группой во главе с профессором Садовэем, использует жидкие сплавы магния и сурьмы, разделенные изоляционным слоем расплава солей. Разработка находится на стадии прототипа.

Проточная батарея

В перезаряжаемых проточных батареях жидкие электроды состоят из переходных металлов, погруженных в воду комнатной температуры. Их можно применять, как средство накопления энергии с быстрым реагированием. Ванадиевые проточные батареи являются еще одним типом этих устройств. Они установлены на ветряной электростанции «Huxley Hill» в Австралии, «Tomari» в японском Хоккайдо, а также – в отраслях, не предполагающих применение ветряных электростанций. На ветряной электростанции «Sorne Hill» в Ирландии. Была установлена проточная батарея емкостью в 12 МВт-ч. Эти накопительные системы разработаны для смягчения кратковременных изменений ветра. Бромоводород предлагался для использования в проточных батареях для коммунального использования.

Примеры

К примеру, пуэрториканская система емкостью в 20 МВт/15 мин. (4 МВт-ч) стабилизирует частоту производимого на острове тока. В 2003 году в Фэрбенксе, штат Аляска был установлен блок никель-кадмиевых батарей емкостью в 27 МВт/15 мин (6,75 МВт-ч) с целью стабилизировать напряжение на конце длинной линии электропередач.

В 2016 году для накопления энергии в электросети была предложена цинк-ионная батарея. В 2017 году Комиссия по вопросам деятельности коммунальных служб Калифорнии подсоединила 396 крупногабаритных блоков батарей «Tesla» к подстанции Мира Лома в городе Онтарио. В блоках размещено два модуля емкостью в 10 МВт (общая мощность – 20 МВт), каждый из которых может работать 4 часа, добавляя, таким образом, 80 МВт резервной мощности. Установка способна питать 15 000 домов в течение более четырех часов.

Для аккумуляторных накопительных электростанций было предложено использовать традиционные технологии типа литий-железо-фосфатных батарей, соединенных параллельно. Самыми большими накопителями энергии в электросетях США являются батареи электростанции Гранд-Ридж (штат Иллинойс) и Бич-Ридж (штат Западная Виргиния) емкостью в 31,5 МВт. В 2015 году в рамках проекта компании «Southern California Edison» строились две батареи общим объемом 400 МВт-ч (100 МВт/4 часа), батарея на острове Кауаи (штат Гавайи) мощностью в 52 МВт-ч с возможностью моментального сдвига до уровня 13 МВт-ч, вырабатываемых солнечной электростанцией к вечеру.

Уже существуют две батареи в городе Фэрбенкс (штат Аляска) (40 МВт/7 мин с использованием никель-кадмиевых элементов) и в населенном пункте Нотрис (штат Техас) (36 МВт/40 мин с использованием свинцово-кислотных батарей). В Германии из старых батарей электромобилей была собрана батарея емкостью в 13 МВт-ч. Ожидаемый срок работы – 10 лет.

В 2015 году в США была установлена батарея емкостью в 221 МВт. К 2020 году ожидается достижение общей емкости до 1,7 ГВт.

Электротранспорт

Компании исследуют возможность использования электротранспорта для удовлетворения пикового спроса. Припаркованный и подключенный к источнику питания, электротранспорт может продавать ток из батареи во время пиковых нагрузок и заряжаться либо ночью (дома), либо во внепиковые часы.

Гибридный транспорт или электромобили могут использоваться за счет своих возможностей по накоплению энергии. Использование технологии подключения транспорта к общей электросети позволит превратить каждое средство с собственным блоком батарей объемом 20-50 кВт-ч в распределенное устройство для выравнивания нагрузок или экстренный источник питания. Это значит, что энергии каждого транспортного средства хватит на 2-5 дней при потребности в 10 кВт-ч в сутки или 3 650 кВт-ч в год. Это количество энергии эквивалентно пути в 40-300 миль (64-483 км), которое преодолевает такой транспорт, потребляя 0,16-0,5 кВт-ч на милю.

Такие значения могут быть достигнуты даже у самодельного электротранспорта. Некоторые коммунальные энергосистемы планируют использовать старые батареи электромобилей (иногда – объединенные в один огромный блок) для хранения электроэнергии. Однако серьезным недостатком использования транспорта для накопления энергии в электросети является факт, что каждый цикл хранения подвергает батарею напряжению, аналогичному одному циклу зарядки-разрядки. Традиционные литий-ионные батареи на основе кобальта приходят в негодность после определенного числа циклов, хотя более современные батареи могут служить гораздо дольше, так как не начинают работать хуже после каждого цикла.

Также есть вариант заново использовать отработанные батареи электромобилей с целью накопления энергии в электросетях, так как ожидаемый срок их работы – около 10 лет. Если подобные накопители будут использоваться в крупных масштабах, тогда разрядившуюся батарею электромобиля, которую уже нельзя применять для движения, будет куда легче заменить по гарантии, так как у старой батареи тут же появится цена и применение.

Маховик

Основой этого метода накопления энергии является механическая инерция. Когда электрическая энергия проходит сквозь устройство, электромотор разгоняет тяжелый вращающийся диск. Мотор работает в качестве генератора, и обратный поток энергии замедляет диск и вырабатывает электричество. Электричество хранится в виде кинетической энергии диска. Трение должно оставаться минимальным для увеличения времени хранения. Это часто достигается благодаря помещению маховика в вакуум и магнитным подшипникам, что делает этот способ дорогим. Большая скорость вращения маховика позволяет добиться большего объема хранимой энергии, но при этом необходимы такие прочные материалы, как сталь или композитные материалы, чтобы преодолеть центробежную силу. Те объемы мощности и энергии, которые можно хранить в маховике, делают технологию экономичной, но неприменимой для обычных энергосистем. Такие системы, вероятно, лучше подойдет для выравнивания нагрузки железнодорожных энергосистем и увеличения качества энергии в таких возобновляемых энергосистемах, как ирландская система мощностью в 20 МВт.

Накопление энергии в маховике используется в тех сферах, где нужны сверхвысокие вспышки энергии в течение кратчайшего времени. Это – эксперименты с токамаком и лазером, где мотор-генератор ускоряется для достижения рабочей скорости и частично замедляется при разрядке.

На данный момент накопление энергии в маховике используется в виде дизельного роторного бесперебойного источника питания для обеспечения таких систем, как крупные датацентры, питанием из резервных источников. То есть, проходит относительно малое количество времени между потерей мощности главной линии и подготовки альтернативного источника типа дизельного генератора.

Потенциальное решение было предложено португальской организацией «EDA» на Азорских островах, в рамках которого предлагается разместить на островах Грасиоза и Флориш системы, использующей маховик мощностью в 18 МВт-с для улучшения качества тока и, таким образом, увеличить использование энергии из возобновляемых источников. Как предполагается из описания, эти системы также разработаны для сглаживания кратковременных изменений тока в цепи, но не для покрытия нехватки тока в течение пары дней.

Австралийская энергетическая компания развивает направления с применением ветряных турбин, маховиков и технологии дизельных двигателей малой загрузки для максимизации входного тока с ветряных электростанций к малым электросетям. Система, установленная в городке Корал Бэй (Западная Австралия), использует ветряные турбины вместе с системой управления на основе маховика и дизельных двигателей малой загрузки для достижения доли ветрогенерации в 60 % для городской электросети.

Водород

Водород также развивается, как средство накопления электрической энергии. Сначала его производят, затем – сжимают или превращают в жидкость, хранят при температуре -252,882 °С, после чего – превращают его в электричество или тепло. Водород можно применять как топливо для транспорта или стабильной выработки энергии. По сравнению с гидроаккумулированием и батареями водород обладает преимуществом, так как у него – высокая удельная энергетическая плотность.

Водород может производиться как посредством паровой конверсии, так и путем электролиза воды на водород и кислород. Паровая конверсия в качестве побочного продукта производит углекислый газ. Высокотемпературный электролиз и электролиз при высоком давлении – это два метода, за счет которых можно повысить эффективность производства водорода. Затем водород преобразовывается в электричество в двигателе внутреннего сгорания или топливном элементе.

КПД хранения переменного тока в водороде находится в пределах 20-45 %, что экономически ограничивает его применение. Соотношение цены покупки и продажи электричества должно быть, по меньшей мере, пропорциональным КПД для того, чтобы система себя окупала. Водородные топливные элементы могут реагировать достаточно быстро, чтобы корректировать быстрые колебания в количестве поставляемой энергии и регулировать частоту. Хотя при этом водород может использовать инфраструктуру для добычи и переработки природного газа, зависимую от строительных материалов сети, стандартов разъемов и давления в хранилище. Среди оборудования, необходимого для накопления энергии в водороде – электролизная фабрика, водородные компрессоры или разжижители и баки для хранения водорода.

Комбинированные микроисточники тепловой и электроэнергии могут использовать водород, как топливо. Некоторые АЭС могут быть способны получать выгоду от симбиоза с производством водорода. Газ высокой (950-1 000 °С) температуры охлаждает реакторы 4 поколения, которые будут способны добывать водород из воды путем электролиза посредством термохимических средств с использованием тепла от ядерной реакции по типу серно-йодного цикла. К 2030 году ожидается появление первых коммерческих реакторов.

В 2007 году появилось сообщество, занимающееся программой с использованием ветряных турбин и водородных генераторов в отдаленной деревушке Рамеа (провинция Нью-Фаундленд и Лабрадор, Канада). Схожий проект продолжается с 2004 года в маленьком норвежском городке Утсира.

Хранение водорода под землей

Хранение водорода под землей – способ хранения водорода в подземных пещерах, соляных куполах и опустошенных нефтяных и газовых меторождениях. Британская компания «Imperial Chemical Industries» без каких-либо трудностей хранит большие объемы газообразного водорода в подземных пещерах много лет. В 2013 году было отмечено, что европейский проект «Hyunder» нуждается в 85 дополнительных пещерах для хранения энергии с ветряных и солнечных электростанций, так как эта потребность не может быть покрыта за счет гидроаккумулирующих электростанций и хранилищ энергии в форме сжатого воздуха.

Преобразование энергии в газ

Преобразование энергии в газ – технология, позволяющая преобразовать электрическую энергию в газовое топливо. Существует 2 метода применения, первый из которых использует электричество для разложения воды и вводит полученный водород в резервуар с природным газом.

Второй, менее эффективный метод используется для преобразования углекислого газа и воды в метан с применением электролиза и реакции Сабатье. Избыточная или внепиковая энергия, производимая ветрогенераторами или солнечными панелями, используется для выравнивания нагрузки в электросети. Используя современную систему снабжения природным газом для водорода, производитель топливных ячеек «Hydrogenics» и компания-дистрибьютор природного газа «Enbridge» объединились для разработки подобной системы в Канаде.

Трубопровод от газораспределительной системы также применяется для хранения водорода. Прежде чем перейти на природный газ, немецкая система газоснабжения работала на коксовом газе, большую часть которого составляет водород. Пропускная способность немецкой системы газоснабжения превышает 200 000 ГВт-ч, этого достаточно для обеспечения потребностей в энергии в течение нескольких месяцев. Для сравнения, емкость всех гидроаккумулирующих электростанций Германии – всего лишь около 40 ГВт-ч. Перенос энергии через газопровод осуществляется с куда меньшими потерями (менее 0,1 %), чем по электросети (8 %). «NaturalHy» исследовала возможность использования существующих газопроводов для поставок водорода.

Проект преобразователя энергии в аммиак

Проект преобразователя энергии в аммиак предлагает безуглеродистый способ накопления энергии с возможностью применениях в самых разных отраслях. При избытке возобновляемой энергии она может быть преобразована в аммиак, применяемый на небольших заводах. Существующая технология может применяться для производства аммиака путем разложения воды на водород и кислород при помощи электричества, использования высокой температуры и давления для преобразования водорода и азота из воздуха в аммиак. При хранении в жидком состоянии аммиак схож с пропаном, в отличие от водорода, который тяжело превратить в жидкость и хранить при температуре -252,882 °С.
Как и природный газ, вырабатываемый и хранимый аммиак может использоваться энергокомпаниями в любое время, как топливо для выработки энергии.

Аммиак может храниться в жидком состоянии. Так, стандартный бак в 60 000 м3 содержит около 211 ГВт-ч энергии, что эквивалентно годовой выработке примерно 30 ветрогенераторов. Аммиак можно сжигать без последствий, так как высвобождаются только вода и азот, но не углекислый газ и окислы азота. В дальнейшем аммиак можно применять, как удобрение, химический реактив широкого применения, реактив для удаления окиси азота и энергоноситель. Его гибкость в применении и наличие инфраструктуры для транспортировки, распределения и использования делает аммиак отличным кандидатом для роли безуглеродистого промышленного энергоносителя будущего.

Гидроаккумулирование

В 2008 году объем энергии, выработанной путем гидроаккумулирования, составлял 104 ГВт, хотя другие источника заявляли о 127 ГВт, включающих подавляющее большинство типов накопления энергии в электросетях. Остальные типы в совокупности давали несколько сотен МВт.

Во многих районах гидроаккумулирование используется не только для выработки энергии в дневное время, но и во время внепиковых часов и выходных, когда вода закачивается в резервуары, используя избыточную базовую нагрузку угольных или атомных электростанций. При пиковых часах это вода может использоваться для выработки гидроэлектричества, часто – как ценный резерв для быстрого покрытия кратковременных пиков потребления. Гидроаккумулирование возвращает от 70 до 85 % процентов потребляемой энергии, и на данный момент это – самый эффективный вид накопления энергии в промышленности. Главная проблема гидроаккумулирования – потребность в двух соседних резервуарах различной длины и серьезных капиталовложениях.

Системы гидроаккумулирования обладают высокой скоростью реакции. Это означает, что они могут быть очень быстро (как правило, в течение 15 секунд) подключены, что делает их очень эффективными при поглощении колебаний при поставке тока потребителям. Гидроаккумулирующие электростанции вырабатывают около 90 ГВт энергии, что составляет 3 % от всей мировой выработки энергии из неисчерпаемых источников. Такие системы гидроаккумулирования, как британская электростанция Дайнорвиг, способны вырабатывать ток в течение 5-6 часов, и сглаживать колебания при поставке тока потребителям.

Еще один пример – китайская гидроаккумулирующая электростанция Тянхуангпин, вырабатывающая 1836 МВт энергии. Она обладает резервуаром объемом в 8 млн. м3 (2,1 млрд. американских галлонов, или объем воды, проходящей через Ниагарский водопад за 25 минут) и расстоянием по вертикали в 600 м (1970 футов). Он способен обеспечить 13 ГВт-ч гравитационной потенциальной энергии, преобразовываемой в электричество с КПД в 80 %. Эта величина равна 2 % от ежедневного потребления энергии в Китае.
Новый проект системы гидроаккумулирования использует энергию ветра или солнца для закачки воды. Ветряные турбины или элементы солнечных батарей, напрямую управляющие водяными насосами для хранения энергии ветра или солнца в дамбе, могут сделать этот процесс более эффективным, но пока они – ограничены. Такие системы могут лишь увеличить объем движущейся воды при ветреной или солнечной погоде.

Плотина ГЭС

Плотины ГЭС с крупными резервуарами также могут работать для обеспечения выработки энергии в пиковые часы. Вода хранится в резервуаре во время периодов малой загрузкой и проходит через ГЭС при повышении спроса. Конечный результат схож с гидроаккумулированием, но при этом нет потерь при закачке. В зависимости от объема резервуара электростанция может обеспечивать изменение нагрузки в течения дня, недели или сезона.

Многие существующие плотины ГЭС (как плотина Гувера, построенная в 1930-х годах) серьезно устарели, ведь они были спроектированы за несколько десятилетий до появления таких неисчерпаемых источников энергии, как ветер или солнце. Изначально плотины ГЭС строились для обеспечения базисной нагрузки, которая пойдет на генераторы станции, калиброванные под средний объем стока воды в резервуар. Установка новых генераторов на подобную дамбу повысит емкость пиковой исходящей энергии, таким образом, ее емкость вырастет в достаточной степени, чтобы она стала возможным средством накопления энергии в энергосети.

Бюро мелиорации США доложило, что для улучшения существующих дамб потребуется 69$ за кВт емкости в то время как аналогичные затраты на нефтяные пиковые генераторы превышают 400$ за кВт. Хотя улучшенные плотины ГЭС не хранят избыточную энергию других генераторов напрямую, они проявляют себя аналогично за счет накопление собственного топлива в виде поступающей речной воды во время большого объема производства энергии.

Таким образом, работая, фактически, в качестве накопителя энергии для электросети, улучшенная плотина является одной из самых эффективных форм хранения энергии, так как нет потерь при закачке воды для заполнения, но есть потери при испарении и утечке.

Плотина с крупным резервуаром, соответственно, может хранить и освобождать большее количество энергии, контролируя расход реки и увеличивая или уменьшая уровень воды в резервуаре в пределах нескольких метрах. Ограничения по применению подобных плотин – частый предмет споров в области водного права, призванного ограничить низовой эффект для рек. К примеру, электросети, подпитываемые за счет базовой нагрузки ТЭС, АЭС или ветряных электростанций, производящих избыточную энергию ночью, дамбам все равно необходимо спускать достаточно воды для поддержания нормального уровня воды в реках независимо от того, поставляется ли ток или нет.

Энергия сверхпроводникового магнитного поля

Система сверхпроводниковых магнитных накопителей хранит энергию в магнитном поле, созданную течением постоянного тока в сверхпроводящей катушке, охлажденной криогенным путем до температуры ниже критической температуры сверхпроводимости. Типичная система подобного плана состоит из сверхпроводящей катушки, мощной системы кондиционирования и холодильник с криогенным охлаждением. Как только сверхпроводящая катушка заряжается, ток не ослабевает, и магнитную энергию можно хранить бесконечно долго. Накапливаемая энергия может попадать обратно в сеть после разрядки катушки.

Мощная система кондиционирования работает как инвертор/выпрямитель для преобразования переменного тока в постоянный и обратно. При работе инвертора/выпрямителя теряется примерно 2-3 % при преобразовании в каждую сторону. ССМН теряет меньше всего энергии в процессе накопления по сравнению с другими способами. Системы СМН невероятно эффективны, так как КПД при цикличном движении превышает 95 %. Первым ограничением для коммерческого применения данного метода является высокая цена сверхпроводников.

За счет потребностей энергии для заморозки и ограничений для объема накопленной энергии ССМН сейчас применяется для кратковременного хранения энергии. Вследствие этого данные системы чаще всего используются для увеличения качества энергии. Если бы ССМН использовались для коммунальных нужд, то она бы хранила энергию в течение дня, заряжалась бы ночью за счет базовой нагрузки электростанции и работа в пиковый период в течение дня. Системы сверхпроводниковых магнитных накопителей все еще находятся на стадии теоретической разработки.

Тепловая энергия

В Дании прямое накопление энергии считается слишком дорогим для использования в промышленных масштабах, хотя серьезная доля энергии производится работающей Норвежской ГЭС. Вместо этого предпочтительным путем считается использование существующих емкостей для хранения горячей воды, присоединенных к системам центрального теплоснабжения, нагреваемым как электрокотлами или теплонасосами. Потом накопленное тепло подается в дома по теплотрассам.

Расплавы солей применяют для хранения тепла, собранного гелиоустановками, поэтому их можно использовать для производства электричества в плохую погоду или ночью.
Внепиковое электричество можно использовать для превращения воды в лед и его хранения. Лед может применяться для охлаждения воздуха в больших помещений, которые будут использовать переменный ток, смещая нагрузку на внепиковые часы. В других накопительных системах лед используется для охлаждения поступающего в газотурбинный генератор воздуха, следственно, растет пиковая пропускная способность и эффективность.

Система накопления тепла использует высокореверсивные тепловых двигателей или теплонасосов для закачки тепла между двумя накопительными баками, где один – нагревается, а другой – охлаждается. Британская машиностроительная фирма «Isentropic», занятая разработкой данной системы, заявляет, что КПД цикла накопления и высвобождения – 72-80 %.

Накопление гравитационной потенциальной энергии в твердых телах

Согласно журналу «Scientific American», подъемники для лыжников и железнодорожные пути рассматриваются, как способ хранения энергии движения тяжелых предметов вверх и вниз.

Накопление энергии — сколько это стоит

В первую очередь, стандартный тариф на хранение электроэнергии зависит от типа и целей хранения, а уже потом – от регулирования частоты, наличия пиковых электростанций и сезонного аккумулирования.

Утверждается, что использование энергии из аккумуляторов будет стоить 12-17 центов/кВт.
Вообще говоря, накопление энергии выгодно при условии, что предельные издержки на электричество будут отличаться сильнее, чем сумма издержек на хранение и восстановление энергии и издержек на потере энергии. К примеру, водохранилище гидроаккумулирующей электростанции может закачать в свой верхний резервуар воду для производства 1 200 МВт-ч после всех учтенных потерь (испарение и протечка в резервуаре, потери эффективности и т.д.).

Если предельная стоимость электричества во внепиковые часы — 15$/МВт-ч, а КПД резервуара — 75 % (потребляется 1 600 МВт-ч, из которых возвращается 1 200 МВт-ч), общая стоимость заполнения резервуара составит 24 000 $. Если вся накопленная энергия будет продана на следующий день за 40$/МВт-ч в пиковые часы, то доход составит 48 000 $. Таким образом, валовая прибыль составит 24 000 $.

Однако, предельные издержки на электричество отличаются из-за отличий в стоимости работы и топлива для генераторов разных классов. С одной стороны, такие базисные электростанции, как угольные или атомные, обладают генераторами с низкими предельными издержками, так как у них – высокие капитальные и эксплуатационные расходы, но малые расходы на топливо.

С другой стороны, у таких пиковых электростанций, как газотурбинные, сжигается дорогое топливо, но они – дешевле в строительстве, работе и обслуживании. Чтобы минимизировать общие затраты на работу генераторов, большинство базисных генераторов почти все время работают в экстренном режиме, в то время как пиковые генераторы работают в таких условиях только при необходимости, в основном – при пиковых запросах на электроэнергию. Это называется «экономичным распределением нагрузки».

Потребности мировых электросетей в энергии варьируются в течение дня и в зависимости от времени. В большинстве случаев потребности в электричестве меняются в зависимости от того, сколько энергии обеспечивается первичными источниками. Однако все больше владельцев хранят дешевую энергию, произведенную ночью, после чего – передают ее электросетям в пиковые периоды, когда она становится более ценной.

В регионах с плотинами ГЭС передача энергии происходит при повышенном спросе. Такая форма хранения энергии широко распространена и может использовать уже существующих резервуаров. Это не является хранением «избыточной» энергии, произведенной где-либо, но конечный результат тот же. Отличие заключается лишь в отсутствии потерь в передаче энергии. Доля таких возобновляемых источников, как энергия ветра или солнца, показывает тенденцию к росту, что увеличивает возможности накопления энергии в электросетях.

Поиск альтернативного рынка для неиспользованной энергии может быть более выгодным, чем попытка сохранить ее. Высоковольтная линия постоянного тока позволяет передавать электричество, теряя лишь 3 % от объема на 1 000 км.

Сглаживание нагрузки

Потребности промышленности и рядовых потребителей в электричестве постоянно меняются по таким категориям: 

  1. Сезонные (во время темной зимы нужно больше электрического освещения и тепла, в то время как в местах с жарким климатом нужно больше ресурсов для охлаждения воздуха.
  2. Еженедельные (большая часть промышленных предприятий закрывается в выходные дни, снижая потребность в энергии)
  3. Ежедневные (пример – утренний пик при открытии офисов, в которых включаются кондиционеры)
  4. Ежечасные (один из способов оценки количества телезрителей в Соединенном Королевстве – оценка пиковых мощностей во время рекламных пауз или программ, когда зрители включают чайник)
  5. Кратковременные (колебания из-за действий отдельных людей, изменения в эффективности передачи мощности и другие малые факторы, которые стоит учитывать)

На сегодня существует три главных способа реагирования на изменение спроса:

  1. Электрические приборы, как правило, имеют рабочий диапазон напряжения, необходимого для работы, чаще всего – 110-120 или 220-240 В. Незначительные изменения нагрузки автоматически сглаживаются за счет небольшого изменения напряжения в системе.
  2. Электростанции могут работать ниже своей нормальной производительности, а также – иметь способность практически мгновенно наращивать объем производства энергии. это называется «горячий реверс».
  3.  Можно задействовать дополнительные мощности. Как правило, это – гидро- или газотурбинные генераторы, которые запускаются за несколько минут.

Проблемой использования запасных газотурбинных генераторов является более высокая стоимость, ведь дорогостоящее оборудование не используется большую часть времени. Горячий реверс также стоит дорого, а электростанции, работающие меньше максимальной мощности, обычно менее эффективны. Накопление энергии в электросети применяется для смещения генерации к внепиковым часам. Электростанции способны работать на своих пиковых мощностях ночью и в выходные.

Управление электропотреблением

Необходимо уменьшить разницу между выработкой и потребностями в энергии, чтобы сохранить стабильность энергоснабжения и справиться с изменяющейся нагрузкой. Если это произойдет через изменение нагрузок, то речь идет об управлении электропотреблением. Десятилетиями электростанции продавали внепиковую энергию крупным потребителям по более низким ценам с целью заставить их сдвинуть нагрузку на внепиковые часы, как это делали телефонные операторы. Обычно эти связанные со временем цены обсуждаются заранее.

Пытаясь сохранить больше денег, некоторые компании экспериментируют, продавая электричество по поминутному тарифу спот, который позволяют этим пользователям следить за оборудованием и обнаруживать потребности в пиковой энергии по мере их появления, экономя свои деньги и деньги компании. Управление электропотреблением может быть ручным или автоматическим, и не ограничиваться лишь крупной промышленностью. В случае с жильем или малым бизнесом контрольные модули могут уменьшить потребление энергии кипятильниками, кондиционерами, холодильниками и другими приборами во время этих периодов за счет их отключения до момента пиковой нагрузки. Управление энергопотреблением включает не только общее уменьшение потребляемой энергии или сдвиг нагрузок к внепиковым часам.

Крайне эффективным способом подобного управления является призыв к потребителям устанавливать больше энергосберегающих приборов. К примеру, многие компании предлагают скидки на приобретение изоляции, утеплителей и энергосберегающих ламп. Некоторые субсидируют покупку геотермальных теплонасосов, которые позволяют уменьшить потребность в энергии летом и сделать кондиционирование воздуха на 70 % эффективнее, а также – уменьшить потребление энергии зимой в сравнении с традиционными воздушными насосами или резистивным нагревом.

Компании с заводами и крупными зданиями также могут устанавливать такие товары, но также они могут покупать такое энергосберегающее промышленное оборудование, как отопительный котел, или применять более эффективные производственные процессы. В качестве стимула для них могут служить скидки на займы от компаний или властей на установку энергосберегающего оборудования.

Портативность

Это – поле для наибольшего успеха нынешних технологий хранения энергии. Одноразовые и перезаряжаемые батареи, обеспечивающие энергией и часы, и машины,  встречаются всюду. Портативная массовая электроника получает немало выгод от уменьшения размера и энергии согласно закону Мура. К сожалению, он не позволяет применять эту энергию для перемещения людей и грузов, так как ее понадобится несравнимо больше, чем для информационных и развлекательных отраслей. Емкость батарей становится все больше, что позволяет говорить о ней, как об альтернативе двигателя внутреннего сгорания для машин, грузовиков, автобусов, поездов, кораблей и самолетов. Для нее потребуется куда большая плотность энергии, чем та, что обеспечивает нынешняя технология. Жидкое углеводородное топливо (бензин и дизтопливо), также как и спирты (метанол, этанол и бутанол) и жиры (подсолнечное масло, биодизель) обладают куда большей плотностью энергии.

Существуют синтетические пути использования электричества для удаления углекислого газа и воды из жидких углеводородов или спиртов. Они начинаются с электролиза воды для образования водорода и удаления углекислого газа и избытка водорода из водяного пара. Среди альтернативных источников углекислого года – бродильные и очистные заводы. Преобразование электроэнергии в жидкое углеродное топливо может обеспечить запас энергии, применимый большим количеством машин и другого оборудования без проблем, связанных с работой на водороде или другом нетрадиционном энергоносителе. Такие синтетические пути могут привлечь внимание в связи с попытками стран, зависимых от импорта бензина, но имеющих мощные ядерные или возобновляемые источники энергии, улучшить энергетическую безопасность, а также – справиться с возможным падением объемов импорта бензина в будущем.

Из-за крайне неэффективного использования бензина транспортом, замена бензинового транспорта на электрический не потребует больших денежных вливаний в течение многих лет.

Надежность

Практически на все электрические приборы плохо влияет внезапное отключение питания. Такие решения, как неисчерпаемые источники энергии или запасные генераторы, выгодны, но дороги. Эффективные способы накопления энергии позволят устройствам иметь встроенный запасной элемент на случай отключения тока, а также – смягчат последствия перебоя в работе электростанции. Существующие примеры – топливные элементы и маховики.

Предыдущая

Статьи об энергетикеПодземелье и тепло, или грунтовый трубопровод как источник отопления

Следующая

Статьи об энергетикеПроточные батареи — почему за ними будущее

Мне нравитсяНе нравится

Материалы для хранения, производства и сбора энергии

09:00 Авторы: Крис Г. Ван де Валле
Место работы: Отдел материалов, Калифорнийский университет, Санта-Барбара, Калифорния, США

Резюме: Перовскитовые оксиды могут проявляться высокая протонная проводимость и являются перспективными электролитическими материалами для твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ). Протонпроводящие электролиты могут работать при гораздо более низких температурах, чем традиционные материалы, которые зависят от миграции кислорода.Перовскиты на основе цирконата обладают высокой химической стабильностью и являются одними из наиболее перспективных электролитов для ТОТЭ. Мы изучаем протонную проводимость в SrZrO3 (SZO) и то, как на нее влияют точечные дефекты и примеси. В нелегированной SZO в химии дефектов преобладают кислородные вакансии и вакансии стронция [1]. Легирование акцептора Sc или Y в позиции Zr влияет на концентрацию дефектов и влияет на растворимость и диффузию протонов. Если легирующая примесь замещается в Sr-узле вместо Zr-узла, она будет действовать как донор с пагубными последствиями [2].Я расскажу о стратегиях оптимизации легирования и протонной проводимости. Эта работа была выполнена в сотрудничестве с L. Weston, X. Y. Cui, A. Janotti и C. Stampfl при поддержке Министерства энергетики США. [1] L. Weston, A. Janotti, X. Y. Cui, C. Stampfl, C. G. Van de Walle, Phys. Ред. B 89, 184109 (2014). [2] L. Weston, A. Janotti, X. Y. Cui, C. Stampfl, C. G. Van de Walle, Phys. Chem. Chem. Phys. 19, 11485 (2017).

A.1.1
09:30 Авторы: Мён-Джин Ли, Сеок Су Ли, Виктор Роев, Сынсик Хван, Пак Да Хе, Сынсик Хван, Сок-Гван Ду, Юнил Хван
Филиалы: Лаборатория энергетических материалов, Samsung Advanced Institute Technology (SAIT), Samsung Electronics Co.

Резюме: Твердые полимерные электролиты (ТПЭ) предлагают идеальное решение этих проблем безопасности и повышения плотности энергии. Однако полимерные электролиты, разработанные на сегодняшний день, не обладают достаточной высоковольтной стабильностью, прочностью и гибкостью, и поэтому существует острая необходимость в улучшении этих аспектов. Для решения описанных проблем готовят полимерный электролит, имеющий высокий потенциал окислительного разложения, улучшенную стабильность при высоком напряжении и достаточную ионную проводимость и механические свойства.Полимерные электролиты, состоящие из статистических привитых сополимеров, которые включают элемент ионной проводимости и элементы электроотвода с карбонатной или фторной функциональной группой, демонстрируют превосходную стабильность при высоком напряжении и механическую прочность. Здесь мы синтезировали и разработали POEM-PDMS-X с низкой Tg для литий-металлических батарей. Литий-металлический аккумулятор, в котором используются эти SPE, демонстрирует улучшенную стабильность при циклировании и эффективность металлического Li, а также подавляет рост дендритов Li. Полимерные электролиты продемонстрировали превосходные комплексные характеристики с точки зрения высокой ионной проводимости (0.30 мСм / см с пластификатором при 60 ℃) и широким электрохимическим окном (4,4 В)

A.1.2
10:00 Авторы: Яочунь Лю, Юаньхуа Линь
Принадлежность: Школа материалов Наука и техника, Университет Цинхуа

Резюме: Двумерные полупроводники на основе дихалькогенидов переходных металлов (ДМДП) со слоистой структурой уже несколько лет рассматриваются как перспективные термоэлектрические материалы. Однако WSe2 как один из TMDC практически не исследован.Здесь мы систематически исследовали поведение высокотемпературного электрического и теплового переноса в слоистой структуре WSe2, в результате чего WSe2 обладает высоким коэффициентом Зеебека и низкой теплопроводностью. Исследование процесса спекания показывает, что наилучшие электрические свойства можно получить в образце, спеченном при 1123 К. Кроме того, были обнаружены анизотропные термоэлектрические свойства. Обнаружено, что ZT в направлении, параллельном направлению прессования, больше, чем в направлении, перпендикулярном направлению прессования.Наибольшее значение ZT 0,03 было получено при 923 K, что является заметным значением для нетронутого материала сплава.

A.1.3
10:15 Авторы: (1) Катя Фрёлих, (2) Исаак Абрахамс, (3) Петер Блаха, (1) Атанаска Трифонова
Филиалы: (1) Electric Drive Technologies, AIT Австрийский технологический институт GbmH, Giefinggasse 2, 1210 Вена, Австрия; (2) Школа биологических и химических наук, Лондонский университет Королевы Марии, E1 4NS, Лондон, Великобритания; (3) Институт химии материалов Венского технологического университета, Getreidemarkt 9/165-TC, 1060 Вена, Австрия

Резюме: Симметричные оксиды литий-никель-марганца-кобальта (NMC) представляют большой интерес в качестве катодных материалов для литий-ионных батарей, особенно для автомобильной промышленности.Однако по-прежнему необходимо более глубокое понимание изменений кристаллической структуры во время циклирования, чтобы прояснить явления старения и повысить его безопасность. Расчеты ab initio предоставляют информацию, из которой можно получить дополнительные сведения о структуре и стабильности материалов. Основное преимущество этого подхода состоит в том, что не требуются экспериментальные данные (кроме некоторых знаний или обоснованного предположения о структуре), и, следовательно, время оптимизации значительно сокращается. Поскольку этот катодный материал уже коммерциализирован, многие моделирование уже было выполнено в полевых условиях.Вызванный симметричной смесью переходных металлов, которые в равной степени разделяют (за исключением некоторой степени смешения катионов между литием и никелем) 3a-центры в структуре R-3m, минимальный размер рассчитанных суперячейек содержит три формульные единицы. В этой работе количество атомов в окончательной модели очень велико (всего 108 атомов), а упорядочение переходных металлов является полностью случайным. Таким образом, можно четко увидеть влияние соседних атомов и сделать конкретные выводы о различных стадиях литирования (или заряда) и о влиянии на локальную электронную структуру.Были рассчитаны различные стадии заряда катодного материала, структуры оптимизированы с точки зрения положения атомов и объема элементарной ячейки, результаты будут представлены и сравнены с экспериментальными данными. Подтверждение Эта работа была поддержана Федеральным министерством транспорта, инноваций и технологий Австрии (bmvit) и Австрийским агентством содействия исследованиям (FFG).

A.1.4
11:00 Авторы: Yan YU
Место работы: Департамент материаловедения и инженерии Китайского технологического университета, 230026, Hefei, Anhui, P.Р. Китай. И Институт Макса Планка по исследованию твердого тела, Heisenbergstr. 1, Штутгарт 70569, Германия Электронная почта: [email protected]

Резюме: Na-ионные батареи (NIB) привлекают к себе быстро растущее внимание, потому что натрий является богатым ресурсом, низкой стоимостью и их большей безопасностью. Однако разработка NIB сильно затруднена из-за отсутствия соответствующих активных материалов как для катодов, так и для анодов из-за большого радиуса Na +. Na3V2 (PO4) 3 типа NASICON (обозначаемый как NVP) недавно был исследован как многообещающий катодный материал для NIB.Пока сложно достичь высоких скоростных характеристик катода Na3V2 (PO4) 3 из-за плохой электронной проводимости фосфатов. Что касается анодных материалов, NaTi2 (PO4) 3 показал многообещающие электрохимические характеристики. Здесь мы сообщили о материалах электродов для NIB на основе пористого углерода с превосходными характеристиками: наноразмерный Na3V2 (PO4) 3 с углеродным покрытием, внедренный в пористую углеродную матрицу [1]. [2-5] Двойное углеродное покрытие NVP может обеспечить высокую производительность (44 мАч г-1 при 200 ° C). Эти сверхвысокие характеристики сопоставимы с характеристиками суперконденсатора, но с гораздо более высокой плотностью энергии.Мы также разработали частицы NaTi2 (PO4) 3, встроенные в трехмерную графеновую сетку микроразмеров, чтобы улучшить ее электрохимические характеристики. Выдающиеся электрохимические характеристики электродных материалов с пористой углеродной сеткой для NIB объясняются особой конструкцией структуры, которая ограничивала ряд преимуществ: иерархические пористые каналы, способствующие переносу быстрых ионов и электронов, структура с углеродным покрытием, обеспечивающая низкое сопротивление, хорошие механические свойства, ведущие отличной морфологической стабильности.Рекомендации: [1] К. Чжу, П. Копольд, П.А. van Aken, J. Maier, Y. Yu *, Adv. Матер., (2016) DOI: 10.1002 / adma.201505943. [2] X. Rui, W. Sun, C. Wu, Y. Yu *, Q. Yan *, Adv. Матер., 27 (2015) 6670-6676. [3] C. Wu, P. Kopold, Y.-L. Дин, П.А. ван Акен, Дж. Майер, Ю. Ю. *, ACS Nano, 9 (2015) 6610-6618. [4] Я. Цзян, З. Ян, В. Ли, Л. Цзэн, Ф. Пан, М. Ван, X. Вэй, Г. Ху, Л. Гу, Ю. Ю *, Advanced Energy Materials, 5 ( 2015) 1402104. [5] Чжу К., Сун К., П.А. ван Акен, Дж. Майер, Ю.Ю. *, Nano Letters, 14 (2014) 2175-2180.

A.2.1
11:30 Авторы: Линь Чжан
Место работы: Ганноверский университет имени Лейбница; Leibniz Institute for Solid State and Materials Research Dresden

Резюме: Кремний — отличный выбор для анода литий-ионной батареи (LIB) благодаря многим из его превосходных свойств. На сегодняшний день практическая реализация кремниевых анодов затруднена из-за огромного изменения объема во время литирования / делитирования и нестабильных межфазных слоев твердого электролита (SEI).Решению этих проблем были приложены огромные усилия. Один из типичных подходов — использовать наноструктурированные кремниевые материалы, которые могут выдерживать большие изменения объема и сохранять свою структурную интеграцию в течение многих циклов. С другой стороны, двумерные (2D) наномембраны также весьма перспективны из-за их улучшенной доступности Li + и небольшого объемного расширения, унаследованного от ультратонкой структуры. Более того, когда двумерные наномембраны естественным образом сворачиваются в трехмерные трубчатые структуры, их механическая устойчивость к нагрузкам, а также плотность нагрузки могут быть значительно увеличены.В наших недавних работах мы продемонстрировали три типа анодов на основе Si. Свернутая двухслойная наномембрана SiOx / SiOy, где функциональность каждого слоя может быть изменена за счет содержания кислорода, демонстрирует отличную емкость и структурную целостность в течение нескольких сотен циклов. Чтобы решить проблемы безопасности LIB, мы исследовали самолегированный Ti3 + анод на основе двухслойной наномембраны TiO2 / Ti, который показывает сверхдлительный срок службы (6000 циклов при 10 ° C, с необычайным удержанием 100%) без каких-либо признаков катастрофического заряда батареи. неудача.Основываясь на этих работах, на основе трехслойных наномембран TiOx / Si / TiOx продемонстрирована полная батарея с хорошей стабильностью при циклическом включении, отличными скоростными характеристиками и высокой плотностью энергии.

A.2.2
12:00 Авторы: Чунфэй Чжан, Сунг Су Ким и Чон-Сун Ю *
Филиалы: Департамент инженерных систем энергетики, DGIST, Тэгу 42988, Республика Корея

Резюме: Графит, как традиционный анодный материал, играет заметную роль в производстве литий-ионных батарей (LIB) из-за его высокой обратимости литиирования-дилитирования и низкого окна напряжения.К сожалению, емкость ограничена 372 мАч г-1. Для поиска материалов с более высокой емкостью лития в последние десятилетия было проведено большое количество исследований оксидов (или сульфидов) металлов, Sn, P и Si. Среди этих материалов кремний может образовывать сплав с литием в форме Li22Si5, чтобы обеспечить наивысшую теоретическую гравиметрическую емкость ~ 4200 мАч г-1, и, таким образом, он считается одним из самых многообещающих анодных материалов для LIB следующего поколения. Стоит отметить, что его довольно низкий потенциал делитирования и высокая емкость литиевых аккумуляторов могут обеспечить высокое рабочее напряжение и плотность энергии, что делает возможным перспективное применение в электромобилях.Однако эти преимущества серьезно нивелируются серьезной проблемой большого объемного расширения во время процесса литирования и, как следствие, разрушения объемных частиц кремния и поверхности раздела твердого электролита (SEI), что вызывает серьезное повреждение структуры электрода и, таким образом, вызывает быстрое распад удельной емкости. В этой работе новый кремний, функционализированный трехмерным губчатым графемом (SG), будет продемонстрирован путем химического осаждения из паровой фазы для анода LIB, который может преодолеть общие проблемы кремния в аноде Si, такие как плохая проводимость и объемное расширение Si, а также перенос Ион лития по направлению к Si.Эластичность графена имеет отличную функцию самонастраивающейся буферизации изменения объема во время процесса заряда-разряда. В частности, в отличие от традиционных графеновых или углеродных оболочек (ядро-оболочка и желточная оболочка), губчатые трехмерные графеновые сети обеспечивают значительно улучшенные уникальные функции с превосходной стабильностью при длительном цикле и высокой скоростью. Электрод Si @ SG демонстрирует отличные циклические характеристики с высокой обратимой удельной емкостью (2330 мАч г-1 при 250 мА г-1 с начальным значением CE 83.4% и 1385 мАч г-1 при 500 мА г-1 после 510 циклов с CE 99,2%). Превосходное сохранение емкости 95% достигается после 510 циклов. Все электрохимические характеристики получают преимущества от хорошо спроектированных функциональных оболочек SG, в которых взаимосвязанная структура нанографена не только гарантирует высокую проводимость сети, но также обеспечивает больше свободных путей для отличного массопереноса в дополнение к способности самоадаптивной буферизации.

A.2.3
12:30 Авторы: Хьюна Ким, Чимин Пак, Ки Тэ Нам, Кисук Кан
Принадлежности: Хьюнах Ким, Ки Тэ Нам, Кисук Кан; Отдел материалов Наука и техника, Сеульский национальный университет, 1 Gwanak-ro, Gwanak-gu, Сеул 151-742, Республика Корея.Чимин Парк; Центр биоматериалов Корейского института науки и Technology, 5, Hwarang-ro 14-gil, Seongbuk-gu, Seoul 136-791, Republic of Корея.

Резюме: Разделение воды на молекулы водорода и кислорода с помощью солнечной энергии считается одним из наиболее экологически безопасных способов эффективного использования возобновляемых источников энергии от сбора урожая до перераспределения. Несмотря на то, что она изучалась более полувека, реакция выделения кислорода (OER) по-прежнему считается узким местом в интеграции общей системы разделения воды.Катализаторы на основе благородных металлов, такие как Pt, IrOx и RuOx, показали выдающуюся каталитическую активность OER, однако высокая стоимость остается ограничением. В связи с этим очень востребована разработка экономичных, эффективных катализаторов ООР на основе большого количества элементов. Вдохновленные природой кластера Mn4CaO5 n, который демонстрирует замечательные каталитические характеристики при окислении воды, многие исследования были сосредоточены на катализаторах окисления воды на основе марганца. Мы выбрали материал K2MnP2O7 на основе марганца в качестве модельной системы для разработки эффективного катализатора расщепления воды и синтезировали материалы K2-xNaxMnP2O7, чтобы сравнить влияние окислительно-восстановительного неактивного металла на общую структуру K2MnP2O7.Постепенно смещенная рентгенограмма, изменение соотношения пиков и тенденция уточненного параметра решетки означают, что материал K2-xNaxMnP2O7 был успешно синтезирован. Интересно, что мы наблюдали, что по мере того, как ион натрия заменяет ион калия в K2-xNaxMnP2O7, каталитические характеристики улучшаются в серии K2MnP2O7

A.2.4
12:45 Авторы: Takeshi KOBAY , и Ясутака OHNO
Филиалы: Центральный научно-исследовательский институт электроэнергетики (CRIEPI), 2-6-1, Нагасака, Йокосука, 240-0196, Япония

Резюме: Центральный научно-исследовательский институт электроэнергетики (CRIEPI), 2-6 -1, Нагасака, Йокосука, 240-0196, Япония Элементный анализ и оценка емкости обоих электродов часто проводились для выяснения механизма замирания после разборки деградированных коммерческих литиевых батарей.Однако батарея состоит из множества уложенных слоями анодных листов и катодных листов для увеличения емкости батареи. Эти пост-анализы затрудняют анализ всех листов катода и анода. Ранее мы изучали электрохимическое поведение смешанных катодов, смоделированных для коммерческих литиевых батарей, с использованием измерения дифракции рентгеновских лучей (XRD) на месте [1]. В этом исследовании мы количественно оценили электрохимическое поведение обоих электродов в батарее 4 Ач без разборки, используя измерение XRD на месте на синхротронной установке [2].Мы получили рентгенограммы графитового анода и смешанных катодов (LMO + NCA) в процессе разряда. В результате этого анализа было обнаружено, что замирание LMO было больше, чем у NCA. Расчетная емкость смешанного катода и графита была почти аналогична фактической емкости разряженной батареи. В основном результат можно объяснить активным расходом лития на графите. В этой презентации мы обсудим, что уменьшение емкости может быть теоретически удовлетворено правилу квадратного корня.Ссылка: [1] T. Kobayashi, et al., J. Mater. Chem. A, 2017, 5, 8653, [2] T. Kobayashi, et al., Lithium Battery Discussion (LiBD) аннотация, 2017.

A.2.5
14:00 Авторы: L. Kavan, Z. Vlckova-Zivcova, H. Krysova, P. Cigler, V. Mortet
Место работы: (LK, ZV, HK) Институт физической химии J. Heyrovský, vvi, Академия наук Чешской Республики, Долейшкова 3, CZ-18223 Прага 8, Чешская Республика; (PC) Институт органической химии и биохимии, т.v.i. Академия наук Чешской Республики, Flemingovo nam. 2, 166 10 Прага 6, Чешская Республика; (VM) Институт физики Чешской академии наук, Прага, Чешская Республика

Резюме: Спектральную сенсибилизацию B-легированного алмаза (BDD) проводили путем закрепления P1-красителя (Dyenamo AB) полиэтиленимином в качестве линкера или путем ковалентного закрепления. Альтернативную химическую модификацию поверхности алмаза проводили путем сочетания диазониевой электропривязки и реакций кросс-сочетания Сузуки.Сенсибилизированный красителем сенсибилизированный алмаз проявляет катодные фототоки при освещении видимым светом в водном растворе электролита с диметилвиологеном, выступающим в качестве электронного посредника. Чтобы повысить коэффициент шероховатости для сбора света, нанотекстурированный BDD был приготовлен с помощью метода нанесения диоксида кремния либо с помощью сферических шаблонов, либо с помощью шаблонов из нановолокон, полученных методом электропрядения. Катодные фототоки при освещении солнечным светом (AM 1,5) примерно в 3 раза больше на наноструктурированных электродах по сравнению с таковыми на плоском алмазе.Освещение сенсибилизированных электродов прерывистым светом при интенсивности в 1 солнце вызывает увеличение плотности катодного фототока до прибл. 15-22 мкА / см2. Плотность фототока линейно зависит от интенсивности света (от 0,1 до 1 Солнца), и они представляют собой самые большие значения, о которых сообщалось до сих пор для сенсибилизированных красителем алмазных электродов. Фотоэлектрохимическая активация сенсибилизированных алмазных электродов сопровождается характерными изменениями темновой вольтамперограммы редокс-пары MV2 + / MV + и постепенными изменениями спектров IPCE.Электроды BDD также демонстрируют интересную электрокаталитическую активность (приближающуюся к активности платины) в классических DSC с сенсибилизированным диоксидом титана и окислительно-восстановительными медиаторами на основе Co. Благодарность: Работа поддержана Чешским национальным фондом, контракт № 13-31783S.

A.3.1
14:30 Авторы: Аня Биберле-Хюттер, Рочан Синха, Ирем Танели, Рейноуд Лаврийсен, Рихард ван де Занден
Филиал: Аня Биберле-а. , Рочан Синха (а), Ирем Танели (а), Рейноуд Лаврийсен (б), Ричард ван де Санден (а, в) (a) DIFFER — Голландский институт фундаментальных энергетических исследований, Департамент солнечного топлива, Эйндховен, Нидерланды (b) Физика наноструктур и центр наноматериалов (cNM), Департамент прикладной физики, Технологический университет Эйндховена (TU / e), Нидерланды (c) Плазма и обработка материалов, Департамент прикладной физики, Технологический университет Эйндховена (TU / e), Нидерланды

Резюме: Наноструктуры, возникающие в результате воздействия сильного ионного потока и воздействия низкоэнергетической плазмы He, известны в исследованиях термоядерного синтеза как наноназуха [1-3].Нанофузь отличается большой площадью поверхности и высокой пористостью (до 90%) [2]. Такие материалы желательны в электрохимических и каталитических приложениях из-за повышенной производительности на проектируемую площадь. В области расщепления воды плазменные наноструктурированные поверхности WO3 на массивных гранулах показали в пять раз более высокие характеристики по сравнению с плотными материалами [4]. Недавно мы показали, что тонкие пленки могут быть наноструктурированы плазмой с высоким потоком ионов (~ 1023 м-2 с-1) даже на хрупких подложках [5].Наноструктуры связаны между собой в трех измерениях, стабильны при окислении и хорошо прилегают к подложке. Мы показываем, как условия воздействия плазмы влияют на формирование наноструктуры [5]. Детальная электрохимическая характеристика привела к увеличению производительности, а также к различным электрохимическим механизмам и соотношению структура-свойство [6]. В этой презентации мы критически обсуждаем эти результаты [5,6] в отношении жизнеспособности плазменного наноструктурирования для энергетических приложений.[1] Болдуин и др., Nucl. Fusion 48 (2008 г.) 035001. [2] Kajita et al., Appl. Phys. Экспресс, 3 (2010) 085204. [3] Де Теммерман и др., J. Vac. Sci. Technol. А 30 (2012) 041306. [4] De Respinis et al., ACS Appl. Mater. Интерф. 5 (2013) 7621. [5] Биберле-Хюттер и др., Thin Solid Films 631 (2017) 50. [6] Sinha et al., Подлежат передаче Electrochim. Acta (2017).

A.3.2
15:00 Авторы: Сара Дрварич Талиан, Ален Визинтин, Клемен Пирнат, Изток Арчон, Роберт Доминко
Принадлежность: Сара Дрварик Талиан; Ален Визинтин; Клемен Пирнат; Роберт Доминко; Национальный институт химии, Хайдрихова 19, 1000 Любляна, Словения Сара Дрварик Талиан Факультет химии и химической технологии, Večna pot 113, 1000 Ljubljana, Slovenia Изток Арчон Университет Новой Горицы, Випавска 13, 5000 Новая Горица, Словения Изток Арчон Institut Jožef Stefan, Jamova 39, 1000 Ljubljana, Slovenia

Резюме: Растворимость серы и полисульфидов зависит от нескольких параметров, в которых выбор растворителя (растворителей) играет решающую роль.Типичный механизм Li-S батарей, известный из бинарных смесей растворителей, содержащих линейные простые эфиры (DME или TEGDME), смешанный с диоксиланом, можно разделить на три области, где кинетика плато высокого напряжения является функцией растворимости серы и ее восстановления до полисульфиды с длинной цепью и плато низкого напряжения соответствуют термодинамическому равновесию осаждения Li2S из насыщенного раствора полисульфидов с короткой цепью. В основном существует два равновесия между твердой жидкостью и жидкостью-твердой фазой и дополнительное равновесие между жидко-жидкой фазой, где происходит восстановление длинноцепочечных полисульфидов до короткоцепочечных полисульфидов.Механизм восстановления серы в простых эфирах на основе фтора или даже в карбонатах отличается из-за ограниченной растворимости полисульфидов или из-за ее отсутствия. Тем не менее полисульфиды присутствуют в обоих случаях, как определено с помощью рентгеновской абсорбционной спектроскопии с S k-краем. Но ограниченная растворимость влияет на термодинамическое равновесие плато высокого напряжения, что демонстрируется более короткой характеристикой высокого напряжения на гальваностатической кривой, расположенной при более низком напряжении по сравнению с напряжением восстановления серы в смеси диоксилана и линейных эфиров.Будут обсуждены различия между тремя тематическими исследованиями, оцененными с помощью УФ-видимой спектроскопии и рентгеновской абсорбционной спектроскопии. Рекомендации: [1] Доминко Р., Убрани М.МП, Лапорник В., Визинтин А., Козель М., Новак Т.Н., Аркон I, Стивано Л., Аквиланти Г.; Журнал физической химии. C, (2015), 119, 19001-19010. [2] Убрани ММП, Аркон I, Аквиланти Дж., Стивано Л., Мали Дж., Доминко Р.; ХимФизХим, (2014), 15, 894-904. [3] Drvarc-Talian S, Vizintin A, Pirnat K, Arčon I, Aquilanti G, Jeschke S, Johannson P, Dominko R, на стадии подготовки [4] Доминко Р. и др., в подготовке

A.3.3
16:00 Авторы: Шарлотта Платцер-Бьоркман
Место работы: твердотельная электроника, инженерные науки, Уппсальский университет, Box 534, 75121 Упсала, Швеция

Резюме: Тонкопленочные солнечные элементы на основе Cu2ZnSn (S, Se) 4, «CZTS», также называемые солнечными элементами из кестерита из кристаллической структуры , привлекают внимание из-за их всех земных обильных составных элементов.Типичные солнечные элементы CZTS используют ту же конструкцию устройства, что и Cu (In, Ga) Se2, «CIGS», солнечные элементы с задним контактом из молибдена и пакет передних контактов CdS / ZnO / ZnO: Al. Хотя эффективность солнечных элементов CIGS достигла 22,6% для устройств лабораторного масштаба и 19,2% для субмодулей, максимальная опубликованная эффективность для CZTS составляет всего 12,6%. Есть несколько возможных причин такого ограничения эффективности. Вторичной фазовой сегрегации трудно избежать, а их влияние на производительность трудно оценить, поскольку полностью фазово-чистые устройства сделать сложно.Выравнивание энергетических зон на гетеропереходе между CZTS и CdS неидеально для чистого сульфида CZTS, но хорошо для CZTSSe с более низкой запрещенной зоной, богатой селеном. Реакции обратного контакта с образованием межфазных слоев Mo (S, Se) 2 ограничивают технологическое окно для отжига CZTS. Объемные CZTS содержат большую плотность дефектов и кластеров дефектов. Даже для стехиометрического CZTS плотность некоторых антиструктурных дефектов очень высока из-за низкой энергии образования, что приводит к эффективному уменьшению электронной запрещенной зоны.Эти различные вопросы будут обсуждаться с точки зрения их вклада в снижение эффективности и возможных решений.

A.4.1
16:30 Авторы: Джеха Ким, Виная Кумар Арепалли и Юнбэ Шин
Принадлежности: Департамент конвергенции энергии, Университет Чхонджу

Резюме: Сульфид олова (SnS) является халькогенидным полупроводниковым материалом, перспективным для фотоэлектрических применений из-за его высокого коэффициента поглощения (> 104 см-1) и оптимальной ширины запрещенной зоны (1.1–1,4 эВ). Несмотря на то, что солнечные элементы на основе CdTe, CIS и CIGS коммерчески доступны на рынке, они страдают от нехватки дорогих Te, In и Ga и токсичности Cd и Se. Таким образом, SnS становится альтернативным поглотителем для недорогих тонкопленочных солнечных элементов следующего поколения с нетоксичными элементами, богатыми землей. Теоретически максимальная эффективность преобразования энергии SnS составляет более 25%, исходя из предела Шокли – Кезьера. В этой работе мы сообщаем о влиянии температуры подложки на структурные, оптические и электрические свойства тонких пленок SnS, выращенных как на Mo / SLG, так и на Mo / SLG с металлическим затравочным покрытием.Мы также исследовали влияние сульфуризации на тонкие пленки SnS, выращенные при различных температурах подложки. Синтезированные пленки SnS охарактеризованы методами сканирующей электронной микроскопии, электронной дисперсионной спектроскопии, рентгеновской дифракции, микроскопии комбинационного рассеяния света и спектроскопии в УФ-видимом диапазоне. Спектры дифракции рентгеновских лучей подтвердили, что преобладающая чистая фаза SnS в кристаллической структуре герценбергита существует с (101) и (111) в качестве основных ориентационных пиков. Солнечный элемент был изготовлен со слоистой структурой SLG / Mo / SnS / CdS (или ZnOS) / i-ZnO / ITO / Al.Мы обсудим свойства солнечных элементов с различными буферными слоями, такими как CdS и ZnOS, нанесенные путем химического осаждения в ванне (CBD), и представим взаимосвязь между структурными характеристиками поглотителя SnS, буферных слоев и характеристиками устройства солнечных элементов SnS. Благодарность: это исследование было поддержано Программой развития технологий для решения проблем изменения климата Национального исследовательского фонда (NRF), финансируемой Министерством науки, ИКТ и планирования будущего (NRF2016M1A2A2936759).

A.4.2
17:00 Авторы: Гжегож Матыщак [1], Михал Вжечёнек [1], Кшиштоф Возняк [3], Дамиан Тжибински [3], Цезержинский [3] , Славомир Подсядло [1]
Место работы: [1] Химический факультет Варшавского технологического университета, ул. Noakowskiego 3, 00-664 Варшава [2] Физический факультет Варшавского технологического университета, ул. Koszykowa 75, 00-662 Варшава [3] Химический факультет Варшавского университета, ул.Людвика Пастера 1, 02-093 Варшава

Резюме: Наблюдается большой интерес к полупроводникам в связи с их применением в электронике и возобновляемой энергии. Ожидается, что Cu2ZnTiS4 и Cu2ZnTiSe4 продемонстрируют особенно привлекательные характеристики, которые в сочетании с их экологической безвредностью и низкой стоимостью производства делают их перспективными материалами для использования в фотовольтаике. Вычислительные исследования показывают, что эти материалы могут иметь запрещенную зону, примерно равную ширине запрещенной зоны кестерита Cu2ZnSnS4, но при этом иметь примерно в два раза больший коэффициент поглощения, чем Cu2ZnSnS4.В данной работе были исследованы кристаллы Cu2ZnTiS4 и Cu2ZnTiSe4, полученные методом химического переноса пара. Полученные материалы охарактеризованы методами рентгеновской дифракции, спектроскопии комбинационного рассеяния света, сканирующей электронной микроскопии и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии.

A.4.3
17:15 Авторы: Дония Фредж (1,2), Флоран Пурсин (2), Рива Карсифи (2), Садок Бен Дхил (2), Кристин Виделот -Ackermann (2), Olivier Margeat (2), Jörg Ackermann (2), Mohamed Boujelbene (1)
Принадлежности: (1) Physico-Chimie de l’Etat Solide, LR11 ES51, Faculté des Sciences de Sfax, Université de Сфакс, BP 3071 Сфакс, Тунис; (2) Университет Экс-Марсель, Центр междисциплинарных нанонаук в Марселе CINaM, UMR CNRS 7325, Марсель

Резюме: В настоящее время органически-неорганические гибридные материалы широко исследуются из-за их различных свойств, используемых в оптоэлектронике и солнечных элементах [1].Здесь мы сообщаем о синтезе нового органо-неорганического гибридного материала, который получают медленным испарением при комнатной температуре с использованием одного и того же органического катиона для двух различных молярных соотношений. Это соединение охарактеризовано методами дифракции рентгеновских лучей, инфракрасной и рамановской спектроскопии, оптического поглощения и фотолюминесценции. Мы применили этот новый материал в качестве слоя вывода электронов в органических солнечных элементах в обычной структуре устройства. Важно отметить, что ширина запрещенной зоны этих материалов оказалась близкой к ширине запрещенной зоны, используемой в межфазных слоях [2, 3, 4] некоторых органических солнечных элементов.Путем оптимизации оптических, электрических и морфологических свойств этих новых материалов с широкой запрещенной зоной, объемные солнечные элементы с гетеропереходом с эффективностью преобразования, превышающей 9,7%, получаются в обычных структурах устройств с промежуточными слоями, обработанными полностью на растворе, в нормальной структуре устройства. Что еще более важно, морфология и особенно шероховатость поверхности этого гибридного слоя имеют решающее значение для получения поведения блокировки отверстий, что приводит к коэффициенту заполнения до 72%. [1] Виталий Ю. Котов и др., New J.Хим., 2016, 40, 10041—10047 [2] Sadok Ben Dkhil et al., Adv. Energy Mater. 2014, 4, 1400805 [3] S. Ben Dkhil et al., Adv. Energ. Mater. 2016, 1601486 [4] S. Ben Dkhil et al., Adv. Energ. Mater. (2016), 1600290 / 1-10.

A.4.4
17:30 Авторы: Сальвадор Эслава
Место работы: Университет Бата, факультет химической инженерии

Резюме: Простые, эффективные и экологичные подходы к синтезу наноструктурированных материалов ключ в разработке фотокатализаторов и фотоэлектродов для искусственного фотосинтеза.Здесь я расскажу о последних разработках, которых мы достигли в моей группе в приготовлении наноструктурированных фотокатализаторов и фотоэлектродов из TiO2, WO3, LaFeO3 и Fe2O3. Мы уделяем особое внимание не только настройке их окончательной морфологии для максимального увеличения площади поверхности, но и поиску более экологичных подходов, которые будут более устойчивыми и более простыми для коммерциализации. Например, используя амфифильные свойства оксида графена и его кислородных функциональных групп, мы успешно придали двухмерность фотокатализаторам и фотоэлектродам TiO2 и LaFeO3, повысив их конечные характеристики.Мы также успешно нашли более экологичные подходы к анодированию вольфрамовой фольги при изготовлении фотоанодов WO3, избегая частого, но опасного использования HF. Наконец, мы также нашли более экологичный и экологически безопасный растворитель для глубокой эвтектики для микроволнового синтеза наночастиц гематита, который может быть использован для создания успешных фотоанодов гематита. Вкратце, в этой презентации будут рассмотрены последние достижения моей группы в создании наноструктуры фотокатализаторов и фотоэлектродов для расщепления солнечной воды вместе с характеристиками, которые связывают их свойства с их активностью.

A.4.5
17:45 Авторы: Кай Чжан, Парк Михуэй, Цзин Чжан, Юн-Мук Кан *
Место работы: Департамент энергетики и материаловедения, Университет Донгук в Сеуле, Сеул 04620, Республика Корея Электронная почта: [email protected] (Y.-M. Kang)

Резюме: Натрий-ионные батареи (SIB) сегодня привлекают все больший интерес, потому что они рассматриваются как идеальные кандидаты, которые могут хотя бы частично заменить литий-ионные батареи.Катодные материалы являются важными компонентами СИП, но использование высокостабильных катодных материалов по-прежнему является большой проблемой. Слоистые соединения типа P2 являются перспективными катодами из-за их высокой теоретической удельной емкости, низкого диффузионного барьера и высокой ионной проводимости. Однако слоистые соединения типа P2 страдают от фазового превращения P2 в O2 во время первого процесса загрузки. В этой статье мы представили слоистое соединение типа P2, легированное цинком (Na0,83 [Li0,25Mn0,7125Zn0,0375] O2), и его свойства хранения Na.По сравнению с чистым Na5 / 6 [Li1 / 4Mn3 / 4] O2 образец, легированный цинком, демонстрирует лучшую циклическую стабильность и быстродействие. Емкость в 100-м цикле при 0,2 ° C выше для образца, легированного цинком (0,162 Ач г-1), чем у чистого Na5 / 6 [Li1 / 4Mn3 / 4] O2 (0,139 Ач г-1). Емкости легированного цинком образца при 1, 2 и 5 ° C все еще остаются 0,138, 0,114 и 0,081 Ач г-1 соответственно. Отличные характеристики образца, легированного цинком, объясняются двумя аспектами. Во-первых, образец, легированный цинком, избегает фазового перехода во время первого процесса зарядки для улучшения стабильности его структуры.Во-вторых, легированный цинком образец обладает высокой электронной и ионной проводимостью, что позволяет эффективно усиливать электронный транспорт и ионную диффузию. В данной статье представлена ​​эффективная стратегия разработки высокопроизводительных слоистых катодных материалов типа P2 для SIB.

A.P1.1
17:45 Авторы: Сайеда Вишал Бохари 1, Ахмад Хасан Сиддик 2, Пан Хуэй 1, Яо Ли 2, Шэньминь Чжу 1 *
Принадлежности: 1: Государственная ключевая лаборатория металлических матричных комплексов, Школа материаловедения и инженерии Шанхайского университета Цзяо Тонг, Китай.2: Нинбоский институт материаловедения и инженерии Китайской академии наук, Китай.

Резюме: Графен и углеродные нанотрубки (УНТ) широко изучаются в качестве электродных материалов для суперконденсаторов благодаря их экономической эффективности, высокой электрохимически активной площади поверхности (EASA) и высокой электронной проводимости. С другой стороны, оксиды переходных металлов (TMOx), особенно оксиды железа (FeOx) и оксиды-гидроксиды железа (FeOOH), обладают хорошими псевдоемкостными свойствами, которые полезны для увеличения удельной емкости псевдоконденсаторов.Принимая во внимание эти свойства, мы разработали простую матрицу графен-УНТ (GC), в которой УНТ свободно стоят на листах графена, и украсили ее наностержнями FeOOH (GC-F) в два этапа, используя простой гидротермальный подход. При испытаниях в качестве катода для суперконденсатора он показал очень высокую удельную емкость 350-600 Ф · г-1 при плотностях тока 1 А · г-1, 5 А · г-1 и 10 А · г-1 с хорошее циклическое удержание ок. 85% после 1500 циклов в электролите 1 M LiNO3. Эти высокие характеристики объясняются (i) равномерной дисперсией наностержней FeOOH в высокопроводящей матрице GC и (ii) высокой стабильностью структуры.Производительность может быть дополнительно улучшена путем изменения массового отношения матрицы GC к наностержням FeOOH. Этот подход может быть полезен при разработке материалов электродов большой емкости для суперконденсаторов.

A.P1.2
17:45 Авторы: Xiaolin Kang, 1 † Wenjing Huang, 2 † Cheng Xu, 1 Yanguang Li2 * и Si Cheng1 *
Принадлежность: 1College of Chemistry , Химическая инженерия и материаловедение, Университет Сучжоу, Сучжоу, Цзянсу, Китай.Эл. Почта: [email protected] 2Институт функциональных нано- и мягких материалов (FUNSOM), Университет Сучжоу, Сучжоу, Цзянсу, Китай, электронная почта: [email protected]

Резюме: Уникальные двумерные (2D) нанолисты обладают большими преимуществами по сравнению со своими объемными аналогами из-за их высокого отношения площади поверхности к объему и ненасыщенных атомов высокой плотности, экспонированных на поверхности, что позволяет им проявлять существенно отличительные физические и химические свойства. , особенно во многих каталитических регионах.1 Монометаллические или мультиметаллические нанолисты на основе Pd привлекают особое внимание как отличные катализаторы для топливных элементов прямого действия на этаноле (DEFC) в щелочной среде. 2 Здесь описывается стратегия синтеза для изготовления двумерных дендритных нанолистов PdAg. Нанолисты PdAg со снежно-подобными дендритами были приготовлены путем совместного восстановления металлических прекурсоров в присутствии специального поверхностно-активного вещества. Подробно исследовано влияние длины карбоцепи ПАВ на морфологическую эволюцию от 3D к 2D.Приготовленные дендритные нанолисты PdAg показали превосходный катализ электроокисления этанола из-за их специфической дендритной структуры.

A.P1.3
17:45 Авторы: Винот Ганесан, Джинквон Ким
Место работы: Национальный университет Конджу; Kongju National University

Резюме: Полые наноструктуры с индивидуализированной архитектурой оболочки являются привлекательными для приложений электрохимического накопления энергии.Здесь мы синтезировали шаблон, задействованный в нанобоксах (NB) CoSe2, с использованием аналога Co-Prussian blue (PBA). Синтез осуществляется посредством реакции между предварительно синтезированными NB Co-PBA и порошком Se при повышенной температуре. Электронно-микроскопические исследования показывают, что нанобоксы CoSe2 имеют полые пустоты со средним размером 400 нм, а исследования БЭТ указывают на то, что нанобоксы имеют большую площадь поверхности. Обладая желаемыми структурными особенностями и достоинствами состава, эти четко определенные нанобоксы CoSe2 демонстрируют характеристики OER по сравнению с драгоценным катализатором IrO2.Синтезированные NB CoSe2 обеспечивали перенапряжение 335 мВ, более высокую плотность тока 94 мА см-2 и наименьшее значение крутизны тафеля 54,2 мВ дек-1. Кроме того, нанобоксы продемонстрировали долговечность в течение 4 часов, что позволяет предположить, что они могут использоваться в качестве щелочных топливных элементов.

A.P1.4
17:45 Авторы: Яо Чжан, Янфан Гао * и Цзиньжун Лю
Филиалы: Школа химической инженерии, Технологический университет Внутренней Монголии, No.49 Aimin Street, Xincheng District, Hohhot 010051, PR

Резюме: Суперконденсаторы (SC) вызвали большой интерес в решении проблемы загрязнения окружающей среды и энергетического кризиса, поскольку они сразу обеспечивают более высокую плотность мощности с более коротким временем одновременной зарядки и непрерывным более длительным сроком службы. чем батареи. В данном документе были синтезированы нанолисты из легированного Ni3 + слоистого двойного гидроксида NiLa (NiLa-LDH) толщиной около 1 ~ 2 нм и применены к псевдоконденсаторам. NiLa-LDH, легированный Ni3 +, демонстрирует превосходные электрохимические характеристики, включая высокую удельную псевдоемкость (2250 Ф · г-1 при 1 А · г-1) и большую долговечность по сравнению с нелегированным NiLa-LDH, главным образом из-за повышенной электронной проводимости увеличенных частиц Ni3 + .Таким образом, ожидается, что эта работа сделает значительный шаг в направлении изучения новых электродных материалов в виде нанолистов с уникальными физико-химическими свойствами для применения в накоплении и преобразовании энергии.

A.P1.5
17:45 Авторы: Ю-Куэй Сюй, Чжи-Цянь Сяо
Принадлежность: Департамент оптоэлектронной инженерии, Национальный университет Донг Хва

Резюме: Фотоэлектрохимические (ФЭП) характеристики тонких пленок оксида одновалентной меди (Cu2O) с различными добавками щелочных ионов, таких как Li +, Na + и K +, исследованы на предмет образования водорода при расщеплении воды.Технология электроосаждения используется для выращивания тонких пленок Cu2O из электролита с установленным pH, состоящего из LiOH, NaOH или KOH. Непреднамеренное легирование щелочного иона в тонкие пленки Cu2O оказывает значительное влияние на полученную морфологию, кристаллическую ориентацию и оптические свойства в процессе электроосаждения. Из рентгенограмм можно сделать вывод об изменении относительной интенсивности пиков (111) и (200) в тонких пленках Cu2O с разными ионами щелочных металлов о различной степени замещения ионами щелочных металлов.Кроме того, было исследовано влияние различных примесей щелочных ионов на фотолюминесценцию, связанную с вакансиями. Исходя из этой специфической природы, зависящая от щелочных ионов активность PEC тонких пленок Cu2O в дальнейшем систематически анализируется с помощью анализа Мотта-Шоттки, трехэлектродной линейной вольтамперометрии и эффективности преобразования падающих фото в электроны. Наиболее интересно то, что тонкая пленка Cu2O с добавкой Li + демонстрирует более высокий фотоактивный отклик, чем другие образцы, что может быть связано с большей частью ориентации (111) и меньшим количеством структурных вакансий.Согласно нашему исследованию, понимание влияния морфологии на активность PEC дает основу для дизайна материалов в применении солнечного водорода.

A.P1.6
17:45 Авторы: Альгита Станкявичюте1, Фариза Калык1, Гинтаре Будрите1, Бригита Абакявичене1, 2 Студентка факультета физики Каунского университета: 1 ул. 50, LT-51368 Каунас, Литва 2 Институт материаловедения Каунасского технологического университета, К.Barsausko srt. 59, LT-51423 Каунас, Литва

Резюме: Церий, легированный самарией, широко используется в различных твердооксидных топливных элементах (ТОТЭ) в качестве электролита, в технологиях использования ископаемого топлива, для газовых датчиков и в выхлопных системах автомобилей. В данной работе были разработаны порошки диоксида церия (Ce0.8Sm0.2O1.9, SDC), легированные самарией, полученные методом сжигания нитрата глицина, для среднетемпературных твердооксидных топливных элементов (ИТ-ТОТЭ). Несмотря на большое разнообразие методов синтеза порошков SDC, включая Pechini, золь-гель, методы соосаждения, метод сжигания глицина привлекает большое внимание из-за невысокой стоимости и простоты метода.Термическое разложение синтезированных порошков исследовали методами термогравиметрического (ТГ) и дифференциально-термического (ДТА) анализа. Микроструктурные и морфологические свойства наноразмерного оксида церия, легированного самарией, были изучены методами рентгеновской дифракции (XRD), сканирующей электронной микроскопии (SEM) и анализа поверхности Брунауэра-Эммета-Теллера (БЭТ). Термический анализ вместе с результатами XRD демонстрирует эффективность процесса горения глицина для синтеза чистых фазовых нанокристаллических порошков.Электропроводность спеченных таблеток по переменному току наблюдали с помощью двухзондовой импедансной спектроскопии в диапазоне температур 200-600 C и частотах от 1 Гц до 3 МГц. Платиновую пасту наносили на обе стороны спеченных таблеток SDC в качестве электрода.

A.P1.7
17:45 Авторы: Ф. Бухьяр, Б. Мари и Б. Бессаис
Принадлежности: a. Institut de Disseny i Fabricació, Universitat Politècnica de València.Camí de Vera, серийный номер 46022 Валенсия (Испания) б. Laboratoire Photovoltaïques, Центр исследований и технологий l? Energie Technopole H.lif 2050 (Тунис) c. University of Tunis

Резюме: гетеропереходы p-CuSCN / n-Fe2O3 были получены электрохимическим способом путем последовательного осаждения пленок? -Fe2O3 и CuSCN на подложки FTO. Пленки? -Fe2O3 и CuSCN и гетеропереходы? -Fe2O3 / CuSCN были охарактеризованы методами полевой эмиссионной сканирующей электронной микроскопии (FESEM), энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDX) и рентгеновской дифракции (XRD).Чистые кристаллические пленки CuSCN были электрохимически нанесены на пленки? -Fe2O3 путем фиксации молярного отношения SCN / Cu в электролитической ванне 1: 1,5 при 60 ° C и потенциале -0,4 В. Измерения фототока показали увеличение собственной поверхности. состояния или дефекты на границе? -Fe2O3 / CuSCN. Фотоэлектрохимические характеристики гетероперехода? -Fe2O3 / CuSCN были исследованы методами хроноамперометрии и линейной вольтамперометрии. Было обнаружено, что структура? -Fe2O3 / CuSCN проявляет более высокую фотоэлектрохимическую активность по сравнению с тонкими пленками? -Fe2O3.Наибольшая плотность фототока была получена для пленок? -Fe2O3 / CuSCN в 1 М электролите NaOH. Такая высокая фотоактивность объясняется большой площадью активной поверхности и внешним приложенным смещением, способствующим переносу и разделению фотогенерированных носителей заряда в устройствах с гетеропереходом? -Fe2O3 / CuSCN. Потенциал плоской зоны и плотность доноров оказались максимальными для образца гетероперехода. Эти результаты указывают на значительный потенциал использования тонких пленок с гетеропереходами в приложениях для фотоэлектрохимического расщепления воды.

A.P1.8
17:45 Авторы: Беби Патил а, Сухён Ань, Сонгил Юй, Хёнджун Сон c, Ёнджин Чон c, Хиджун Ан
Филиал: a Институт нано-науки и технологий, Университет Ханян, Сеул 04763, Южная Корея b Кафедра органической и нанотехнологии, Университет Ханян, Сеул 04763, Южная Корея c Факультет органических материалов и волоконной инженерии, Университет Сунгсил, Сеул 07027, Южная Корея

Резюме: Асимметричный суперконденсатор в форме коаксиального волокна (CFASC) является многообещающим устройством хранения энергии в носимой и портативной электронике благодаря своей высокой гибкости и небольшому размеру. , и легкий вес.Однако плотность энергии большинства суперконденсаторов в форме волокна ограничена из-за ограниченного диапазона их потенциала. Здесь мы успешно разработали CFASC, состоящий из бумаги MnO2 / CNT-полотна в качестве катода, соединенного с Fe2O3 / углеродным волокном в качестве анода с высоким рабочим напряжением (2,2 В). Подготовленное устройство CFASC демонстрирует высокую объемную плотность энергии около 0,449 мВт / см3 при плотности мощности 0,022 Вт / см3, что значительно выше, чем у большинства описанных суперконденсаторов волоконного типа. Кроме того, CFASC демонстрирует хорошие характеристики скорости, длительный срок службы и высокую объемную емкость (0.67 F см-3) с отличной гибкостью. Многообещающие характеристики CFASC демонстрируют его потенциал для портативных и переносных накопителей энергии.

A.P1.9
17:45 Авторы: Саманта Хусманн, Альдо Дж. Г. Зарбин
Место работы: химический факультет Федерального университета Параны (UFPR), CP 19081, CEP 81531-990 , Curitiba, PR, Brazil

Резюме: Гексацианометаллаты (HCM) имеют гранецентрированную кубическую структуру с общей формулой AM [M? (CN) 6], где M и M? — металлы, координированные с азотом и углеродом, соответственно, а А — катион.Их пористая структура допускает интеркаляцию катионов во время окислительно-восстановительных процессов металлов, что делает их пригодными для использования в аккумуляторных батареях. Характеристики этих материалов напрямую связаны с размером решетки, стехиометрией, дефектами и стабильностью, которая зависит от вида металла и условий синтеза. Наша группа разработала способ приготовления композитов между HCM и углеродными нанотрубками (CNT), заполненными металлическими частицами, где эти частицы действуют как источник ионов металлов, необходимых для образования HCM.1 В этой работе влияние катиона, используемого при синтезе HCM и электроосаждении на тонкие пленки УНТ, оценивалось с точки зрения структуры и характеристик катода водной батареи. Тонкие пленки УНТ, наполненные частицами железа (NFe) или кобальта (NCo), были приготовлены с помощью метода межфазной границы жидкость / жидкость, разработанного в группе2. Затем пленки модифицировали циклической вольтамперометрией в водных растворах, содержащих гексциано-соль прекурсора и одну три разных электролита: KCl, NaCl или LiCl (0.1 моль л-1). Были приготовлены три различных HCM в трех электролитах, а именно берлинская лазурь (AxFe [Fe (CN) 6]), рутениевый пурпурный (AxFe [Ru (CN) 6]) и гексацианоферрат кобальта (AxCo [Fe (CN) 6]). Посредством нескольких характеристик было замечено, что катион не только влияет на структуру HCM, но также на взаимодействие с УНТ и, таким образом, на стабильность композита. Пленки применялись в качестве катодов водных аккумуляторов K +, Na + и Li +. Были оценены емкость, сохранение скорости и смещение, а также стабильность заряда / разряда.

A.P1.10
17:45 Авторы: Ацуши Нитта1, Юки Имамура2, Кадзуя Кавахара2, Юки Урушима1, Казухиро Такеда3
Филиал: 1 Департамент электронной инженерии Технологии, колледж Кагосима, Киришима, Япония; 2 Продвинутая инженерия механических и электронных систем, Национальный институт Технологии, колледж Кагосима, Киришима, Япония; 3 Кафедра информационной инженерии, Национальный технологический институт, колледж Кагосима, Киришима, Япония

Резюме: Гибкие устройства, изготовленные с использованием простых процессов, таких как печатная электроника с использованием методов печати и нанесения покрытий, в последнее время привлекают внимание многих исследователей.В частности, активно изучаются органические тонкопленочные солнечные элементы, органические электролюминесцентные дисплеи и органические транзисторы с использованием органических материалов. В этих электронных устройствах прозрачные электроды, которые пропускают видимый свет и обладают проводимостью, являются важными компонентами. Тонкая пленка оксида индия-олова (ITO) чаще всего использовалась в качестве материала для прозрачной проводящей пленки. Однако тонкая пленка ITO не подходит для гибких устройств, потому что им нужна гибкость и эластичность, но тонкая пленка демонстрирует хрупкость к нагрузкам изгиба и производится с использованием высокотемпературной вакуумной обработки.Чтобы решить эту проблему, мы сосредоточились на производстве органической прозрачной проводящей пленки с помощью струйного принтера. Однако, чтобы использовать технологии печати для производства органической прозрачной проводящей пленки, материал должен быть подготовлен в виде чернил, приготовленные чернила должны быть оптимизированы, поверхность пленки должна быть однородной во время печати, а рабочие характеристики фильм нужно улучшать; в противном случае пленку практически невозможно использовать. Мы сосредоточились на поли (3,4-этилендиокситиофене) / поли (стиролсульфонате) (PEDOT / PSS), органическом электропроводящем материале, демонстрирующем высокую гибкость и проводимость, в качестве заменителя ITO.Мы изготовили органическую прозрачную проводящую пленку на подложке из полиэтиленнафталатной пленки с помощью струйного принтера. Чтобы гомогенизировать состояние поверхности тонкой пленки PEDOT / PSS и стабильно производить тонкую пленку, в настоящем исследовании

Водному накопителю требуется всего 20 секунд для работы

Переключение переносного светодиодного комплекта с двумя последовательно подключенными AHC, заряжаемыми гибким фотоэлектрическим элементом. Кредит: KAIST

Исследовательская группа KAIST разработала новое гибридное устройство хранения энергии, которое можно заряжать менее чем за полминуты.В нем используются водные электролиты вместо легковоспламеняющихся органических растворителей, поэтому он является экологически чистым и безопасным. Он также обеспечивает повышающий заряд с высокой плотностью энергии, что делает его пригодным для портативных электронных устройств.

Профессор Чжунг Ку Кан и его команда из Высшей школы энергетики, окружающей среды, водных ресурсов и устойчивого развития разработали этот гибридный накопитель энергии с высокой плотностью энергии и мощности в течение длительного срока службы путем сборки волоконных анодов с полимерными цепями и субстратов. наноразмерные катоды из оксидов металлов на графене.

Обычные накопители энергии на основе водных электролитов имеют ограничение по увеличению заряда и высокой плотности энергии из-за низкого напряжения возбуждения и нехватки анодных материалов. Емкость накопителя энергии определяется двумя электродами, а баланс между катодом и анодом обеспечивает высокую стабильность. Как правило, два электрода показывают различия в электрических свойствах и различаются механизмами накопления ионов, что приводит к плохому хранению и стабильности из-за дисбаланса.

Исследовательская группа придумала новые структуры и материалы, чтобы обеспечить высокую скорость обмена энергией на поверхности электродов и минимизировать потери энергии между двумя электродами.

Команда изготовила аноды из полимерных цепных материалов на основе графена. Паутиноподобная структура графена обеспечивает большую площадь поверхности, что обеспечивает более высокую емкость.

Принципиальная схема водно-гибридных конденсаторов. Кредит: KAIST

Для катодных материалов команда использовала оксид металла в субнаноразмерных структурах, чтобы усилить окислительно-восстановительные реакции от атома к иону.Этот метод обеспечивает более высокую плотность энергии и более быстрый энергообмен при минимальных потерях энергии.

Разработанное устройство можно заряжать в течение 20-30 секунд с помощью маломощной системы зарядки, такой как переключаемое зарядное устройство USB или гибкий фотоэлектрический элемент. Разработанное водное гибридное энергетическое устройство показывает более чем в 100 раз более высокую удельную мощность по сравнению с обычными водными батареями и может быстро заряжаться. Кроме того, устройство показало высокую стабильность при сохранении емкости 100% при высоком токе заряда / разряда.

Профессор Канг сказал: «Эта экологически чистая технология может быть легко изготовлена ​​и весьма применима. В частности, ее высокая емкость и высокая стабильность по сравнению с существующими технологиями могут способствовать коммерциализации водяных конденсаторов. Устройство можно быстро заряжать. используя маломощную систему зарядки, и, таким образом, может быть применен к портативному электронному устройству ».

ПЭМ-изображения анода и катода. Кредит: KAIST
Гибридный электролит увеличивает сверхемкость в вертикальных графеновых нанолистах
Дополнительная информация: Иль Ву Ок и др., Синтез псевдоемкостного полимерного цепного анода и субнаноуровневого металлооксидного катода для водно-гибридных конденсаторов, обеспечивающих высокую плотность энергии и мощности вместе с длительным сроком службы, Advanced Energy Materials (2018).DOI: 10.1002 / aenm.201702895 Предоставлено Корейский передовой институт науки и технологий (KAIST)

Ссылка : Водному накопителю требуется всего 20 секунд (1 марта 2018 г.) получено 15 января 2021 г. с https: // физ.org / news / 2018-03-water-storage-device-seconds.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

Лучшие сервисы облачного хранения в 2021 году: рассмотрено, протестировано, проанализировано

  • Спешите? Наш лучший выбор для лучшего облачного хранилища — iDrive , выбор нашего редактора .3,48 доллара за 12 месяцев — это то, что вы заплатите за первые 12 месяцев.

Ищете лучшего поставщика облачного хранилища прямо сейчас? Что ж, у нас есть самое обширное, тщательно проработанное и полное руководство для покупателей по всем облачным технологиям. Никто не тестировал и не проверял больше онлайн-сервисов облачных хранилищ, чем мы.

Мы исследовали около 50 облачных хранилищ, чтобы предоставить вам наш тщательно подобранный список, ранжированный по таким аспектам, как емкость, цена, размер файла, безопасность и простота использования.

Что такое облачное хранилище?

Чтобы понять, что такое облачное хранилище, вам нужно понять, что такое облако. В одной строке, это ресурс (обычно вычислительная мощность или хранилище), к которому вы можете получить удаленный доступ в Интернете либо бесплатно, либо за плату.

Думайте об этом как об услугах самостоятельного хранения, которыми дорожат домашние грузчики и арендаторы, но вместо того, чтобы заполнять их коробками, вы заполняете учетные записи облачного хранилища своими собственными файлами.

Есть десятки сервисов, которые подпадают под этот общий термин (облачное хранилище), и многие пользователи взаимозаменяемо называют их облачным резервным копированием, онлайн-хранилищем, онлайн-дисками, онлайн-резервным копированием, файловым хостингом, хранилищем файлов и так далее.

В самом простом случае это безопасное виртуальное пространство, к которому вы обычно получаете доступ через браузер или приложение (или мобильное приложение). Фактическое расположение ваших файлов обычно находится где-то в центре обработки данных, на сервере, на жестком диске или твердотельном диске.

Наши эксперты работали над списком, который представляет собой наш лучший выбор для лучшего облачного хранилища: большинство из них предлагают уровень бесплатного пользования, позволяющий вам проверить, подходят ли они вам, прежде чем отдавать какие-либо с трудом заработанные деньги. Просто убедитесь, что вы прочитали условия.

Если вам нужно хранить пару файлов, операционную систему или целые коллекции изображений, изображений или видео, у нас есть что-то для каждого.

А если вы не можете найти то, что вам нужно, ознакомьтесь с некоторыми из наших других руководств, включая лучшее бесплатное облачное хранилище, лучшее хранилище фотографий и лучшие обзоры облачных хранилищ для бизнеса.

Лучшие сервисы облачного хранилища в 2021 году

1. IDrive — лучший поставщик облачных хранилищ
IDrive, ветеран облачных хранилищ, предоставляет огромное количество хранилищ в Интернете с невероятно небольшими затратами. 5 ТБ за 3,48 доллара США на первый год не имеет себе равных до сих пор, как и поддержка неограниченного количества устройств и обширная система управления версиями файлов.
View Deal

IDrive предоставляет облачное хранилище для ПК, Mac, iPhone, Android, серверов и других мобильных устройств в одной учетной записи за одну небольшую плату. (Изображение предоставлено idrive)

1. Облачное хранилище IDrive

Лучший общий выбор благодаря минимальной цене

Технические характеристики

Уровень бесплатного пользования: 5 ГБ

Размер хранилища: 5 ТБ

Количество устройств: неограниченно

Причины для покупки

+ Быстрый и вместительный + Простой в использовании + Хороший уровень безопасности

Причины, по которым следует избегать

-Нет двухфакторной аутентификации

IDrive предлагает непрерывную синхронизацию ваших файлов, даже если они находятся на сетевых дисках.Веб-интерфейс поддерживает обмен файлами по электронной почте, Facebook и Twitter. Осторожные или отзывчивые пользователи будут рады услышать, что файлы, удаленные с вашего компьютера, не удаляются автоматически с сервера, поэтому меньше вероятность случайного удаления чего-то важного.

Сохраняются до 30 предыдущих версий всех файлов, сохраненных в вашей учетной записи. Следует также отметить, что ИТ-администраторы имеют доступ к приложению «Тонкий клиент IDrive», которое позволяет им выполнять резервное копирование / восстановление, управлять настройками и т. Д. Для всех подключенных компьютеров через централизованную панель управления.

Для фотографий у вас есть удобная функция распознавания лиц, которая помогает вам автоматически систематизировать их, а также синхронизировать их на всех ваших связанных устройствах. IDrive также предлагает IDrive Express, который отправляет вам физический жесткий диск, если вы потеряете все свои данные, что позволяет быстро восстановить все ваши резервные копии файлов.

Существует расширенная версия, метко названная IDrive Business, которая предлагает приоритетную поддержку, единый вход в систему, а также неограниченное количество пользователей и резервное копирование серверов.В то время как IDrive Personal предлагает 5 или 10 ТБ на пользователя, их профессиональные коллеги получают от 250 до 12,5 ТБ онлайн-хранилища.

ЭКСКЛЮЗИВНЫЙ тарифный план IDrive 5 ТБ | 69,50 $ 3,48 $ на 1 год | Скидка 95%
69,50 долларов могут показаться немного дорогими для годового облачного хранилища, но 3,48 доллара на полные 12 месяцев — это смехотворно дешево. Не говоря уже о том, что 5 ТБ должны иметь очень большое значение для покрытия даже самых требовательных потребностей в хранилище.
View Deal

pCloud — европейский поставщик облачных хранилищ, который является одним из немногих, кто продает временные подписки.

2. Облачное хранилище pCloud

Лучшее для тех, кто хочет платить за разовую плату

Технические характеристики

Уровень бесплатного пользования: 10 ГБ

Размер хранилища: 2 ТБ

Количество устройств: 5

Устройства хранения | Что, типы и для чего он используется?

Ресурсы хранения данных GCSE (14-16 лет)

  • Редактируемая презентация урока в PowerPoint
  • Раздаточные материалы с редактируемыми исправлениями
  • Глоссарий, охватывающий ключевую терминологию модуля
  • Тематические интеллектуальные карты для визуализации ключевых понятий
  • Печатные карточки, помогающие учащимся активнее вспоминать и повторять на основе уверенности
  • Викторина с прилагаемым ключом для ответа для проверки знаний и понимания модуля

Ресурсы хранения данных уровня A (16-18 лет)

  • Редактируемая презентация урока в PowerPoint
  • Раздаточные материалы с редактируемыми исправлениями
  • Глоссарий, охватывающий ключевую терминологию модуля
  • Тематические интеллектуальные карты для визуализации ключевых понятий
  • Печатные карточки, помогающие учащимся активнее вспоминать и повторять на основе уверенности
  • Викторина с прилагаемым ключом для ответа для проверки знаний и понимания модуля

Запоминающее устройство — это компьютерное оборудование, используемое для сохранения, переноса и извлечения данных.Он может хранить и хранить информацию как в краткосрочной, так и в долгосрочной перспективе. Это может быть устройство внутри или вне компьютера или сервера. Другие термины для устройства хранения — носитель данных или носитель данных.
Запоминающее устройство — один из основных элементов любого компьютерного устройства. Он сохраняет практически все данные и приложения на компьютере, кроме аппаратной прошивки. Он бывает разных форм и размеров в зависимости от потребностей и функций.

Типы запоминающих устройств

Есть два разных типа запоминающих устройств:

Первичное запоминающее устройство Вторичное запоминающее устройство
Размер Меньший Больше
Сохранение данных Временный Навсегда
Расположение Внутренний Внутренний / Внешний
Примеры RAM, кэш-память Жесткий диск, компакт-диск, USB-накопитель

Примеры запоминающего устройства

  • Магнитное запоминающее устройство — один из самых популярных типов накопителей.
    • Гибкая дискета — Обычная 3 ½-дюймовая дискета может хранить 1,44 МБ данных.
    • Жесткий диск — Внутренний жесткий диск — это основное запоминающее устройство в компьютере. Внешний жесткий диск также известен как съемный жесткий диск. Он используется для хранения переносимых данных и резервных копий.
    • Магнитная полоса — Магнитный ленточный накопитель хранит видео и аудио с помощью магнитной ленты, например, магнитофоны и видеомагнитофоны.
    • Супер-диск — Дисковод и дискета, вмещающие 120 и 240 МБ данных.
    • Кассета — магнитное запоминающее устройство, используемое для записи и воспроизведения звука.
    • Zip diskette — Как дискета, но более продвинутая.
  • Оптическое запоминающее устройство — использует лазеры и свет в качестве режима сохранения и извлечения данных.
    • Диск Blu-ray — Цифровое оптическое запоминающее устройство, предназначенное для замены формата DVD.
    • Диск CD-ROM — Оптическое запоминающее устройство, которое предназначено только для чтения или не может быть изменено или удалено.
    • Диск CD-R и CD-RW — CD-R — это записываемый диск, на который можно записать один раз, а CD-RW — перезаписываемый диск, на который можно записывать несколько раз.
    • DVD-R, DVD + R, DVD-RW и DVD + RW диск — DVD-R и DVD + R — это записываемые диски, на которые можно записывать один раз, а DVD-RW и DVD + RW — перезаписываемые диски, которые могут записывать несколько раз. Разница между + и — в форматировании и совместимости.
  • Устройство флэш-памяти — заменяет магнитное запоминающее устройство, так как оно более экономичное, функциональное и надежное.
    • Карта памяти — Устройство электронной флэш-памяти, используемое для хранения цифровой информации и обычно используемое в мобильных электронных устройствах.
    • Карта памяти — Съемная карта памяти.
    • SSD — твердотельный накопитель — устройство флэш-памяти, в котором для стабильного сохранения данных используются сборки интегральных схем.
    • Флэш-накопитель USB, джамп-накопитель или флэш-накопитель — небольшое портативное запоминающее устройство, подключаемое через порт USB.
  • Online и Cloud — сейчас становится широко распространенным, поскольку люди получают доступ к данным с разных устройств.
    • Облачное хранилище — данные управляются удаленно и доступны по сети. Базовые функции можно использовать бесплатно, но обновленная версия оплачивается ежемесячно в соответствии с тарифом потребления.
    • Сетевые носители — Аудио, видео, изображения или текст, которые используются в компьютерной сети. Сообщество людей создает и использует контент, которым обмениваются через Интернет.
  • Хранение бумаги — метод, используемый ранними компьютерами для сохранения информации.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.