Understanding Energie Lagerung Methoden

VITA 1600 Wilson Boulevard, Zimmerflucht 500, ARLINGTON, VIRGNIA 22209 USA TEL: 703/276-1800. Fax: 703/243-1865 INTERNET: pr-info[at]vita.org

Understanding Energie-Lagerung-Methoden ISBN: 0-86619-222-0 [C]1985, Freiwillige in Technischer Hilfe,

PREFACE

Dieses Papier in einer einer Folge, die von Freiwilligen in Technisch veröffentlicht wird, Hilfe, eine Einführung für bestimmte Staat-von-der-Kunst bereitzustellen Technologien von Interesse zu Leuten in Entwicklungsländern. Die Dokumente werden beabsichtigt, als Richtlinien benutzt zu werden, um zu helfen Leute wählen Technologien, die zu ihren Situationen geeignet sind. Sie werden nicht beabsichtigt, Konstruktion oder Implementierung bereitzustellen Details. Leute werden gedrängt, VITA oder eine ähnliche Organisation zu verständigen für weitere Informationen und technologische Hilfe, wenn sie finden, daß eine besondere Technologie scheint, ihren Bedürfnissen zu entsprechen.

Die Dokumente in der Folge wurden geschrieben, wurden überprüft, und wurden illustriert fast ganz von VITA Volunteer technische Experten auf ein rein freiwillige Basis. Einige 500 Freiwillige wurden in die Produktion verwickelt von den ersten 100 Titeln, die ausgestellt werden, und trägt ungefähr bei 5,000 Stunden ihrer Zeit. VITA Personal schloß Maria Giannuzzi ein als Redakteur Julie Berman Behandlung-typesetting und Anordnung, und Margaret Crouch als Projekt-Manager.

Der Autor dieses Papieres, Clyde S. Bäche, ist ein VITA Volunteer gewesen für viel years. hält Er einen B.S. in Chemie und hat gemacht Absolvent-Arbeit an Herzog-Universität und Carnegie-Mellon Universität. Gegenwärtig führen Bäche unabhängige Forschung-Beratschlagungen in auf angewandte physikalische Chemie. Seine Erfahrung schließt Kohle-Chemikalie ein das Verarbeiten, chemische Anregung von Öl-Wiederfinden, und Energie Umwandlung-Prozesse. Die Rezensenten dieses Papieres sind auch VITA Volunteers. Paul J. Hauck ist ein mechanischer Ingenieur für gewesen Westinghouse für die vergangenen 20 Jahre. Er entwirft Biese Systeme und setzen Sie Gefäße unter Druck und operiert und behält Pumpen, Motoren, Hitze, bei exchangers, Ventile, und so weiter LeGrand Merriman ist ein elektrischer Ingenieur wer funktionierte 31 Jahre für Westinghouse. Seine Pflichten schlossen ein die Installation lenkend, beginnen-auf und Dienst von elektrischer equipment. Lester H. Smith, Jr., ein elektrischer Ingenieur, ist ein gründender Partner eines elektrischen Beratungsunternehmen verantwortlich für verschieden medizinisch, institutionell, kommerziell, und Wohn Projekte in den Vereinigten Staaten.

VITA ist ein Gefreiter, gemeinnützige Organisation, die Leute unterstützt, das Arbeiten an technischen Problemen in Entwicklungsländern. VITA bietet an Informationen und Hilfe richteten bei behilflichen Individuen und Gruppen auszuwählen und Gerät-Technologien eignen zu an ihr Situationen. VITA behält einen internationalen Anfrage-Dienst bei, ein spezialisiertes Dokumentation-Zentrum, und ein computerisierter Dienstplan von Freiwilliger technische Berater; leitet langfristige Feld-Projekte; und veröffentlicht eine Vielfalt von technischen Handbüchern und Dokumenten.

I. INTRODUCTION

Energie-Lagerung-Fähigkeit ist wesentlich wenn das Maximum wirtschaftlich Vorteil wird von kleinen Kraftwerken gewonnen werden. Außer wenn das Kraftwerk wird bei voller Last auf einer dauernden Basis dort operiert werden Sie Perioden sein, wenn es eine niedrigere Last-Forderung auf der Pflanze gibt. Als ein Ergebnis dieser niedrigeren Forderung wird Überschuß-Energie erzeugt werden neben der Pflanze. Die Verwendung eines Energie-Lagerung-Systems wird für erlauben das ergreifen Sie wieder von dieser überzähligen Energie und seiner späteren Verwendung während Perioden hoher Forderung.

Dieses Papier präsentiert einen kritischen Rückblick der technischen Merkmale, Staat von Entwicklung, und Wirtschaftswissenschaft verschiedener Energie-Lagerung Systeme und ihre Verträglichkeit mit kleiner Macht plants. Das kleine Kraftwerke, die hier untersucht werden, haben Generation-Kapazitäten innerhalb eine Auswahl von 1 bis 50 Kilowatt (kW) und besteht aus Systemen solch als Windmühlen und kleinangelegte Wasserkraft.

Energie-Lagerung-Systeme potentiell vereinbar mit kleiner Macht Pflanzen schließen ein, Batterien, Schwungräder, pumpten Wasser, und presste zusammen Luft. (* ) In, der ein Energie-Lagerung-System für kleine Macht auswählt, Pflanzen in Entwicklungsländern, die wichtigsten Faktoren zu betrachten Sie, ist Speicherkapazität, die erfordert wird,; Kapital kostet; das Operieren Preise; Natur von storage/generation-Pflicht kreist; System-Kompliziertheit in Hinsicht auf wie das System leicht gebaut werden kann, operierte, und behielt bei; Hardware-Erhältlichkeit; Form von Energie wiedergewinnbar von Lagerung; Umwandlung-Tüchtigkeit; und die Strömung des Landes Staat technischer Entwicklung in verwandten Feldern.

In dieser Prüfung von Energie-Lagerung-Systemen wird Betonung sein setzte auf die gesamten technischen Merkmale der Systeme und ihr vergleichende Aufführung und Tüchtigkeit. Die Merkmale von die verschiedenen Energie-Lagerung-Technologien werden hinunter betrachtet verglich individuell und dann mit einander. Basierte auf diesem Vergleich, Empfehlungen als zur vielversprechendsten Lagerung Systeme für Verwendung in Kombination mit kleinangelegter Wasserkraft und winden Sie, Energie-Generatoren werden gemacht. Es sollte bemerkt werden, daß das Diskussion wirtschaftlicher Faktoren (z.B., das Operieren von Preisen) wird gegründet auf Fakten, die am größtenteils von großen Kraftwerken in erhalten werden, sehr industrialisierte Länder wie die Vereinigten Staaten.

* Andere anspruchsvollere Energie-Lagerung-Technologien sind darüber hinaus das Umfang dieses Papieres.

Ein Wort von Vorsicht: Es ist jenseits des Umfanges dieses Papieres zu stellen Sie einen detailed Maschinenbau oder wirtschaftliche Analyse von Energie bereit Lagerung-Systeme. Ein Durchführbarkeit-Studium wird aufgeführt zu werden haben für irgendeinen gegebenen site. Nevertheless wird dieses Papier in unterstützen das Auswahl von vielversprechendem Energie-Lagerung-System, das mehr verdient, detailliertes Studium.

IIE. SYSTEM-ALTERNATIVE

Mehrere Energie-Lagerung-Systeme werden in diesem Teil untersucht werden: Batterien, Preßluft, gepumptes Wasser, und Schwungräder.

BATTERIEN

Batterien werden im allgemeinen benutzt, um die Elektrizität zu lagern, die durch erzeugt wird, Wind-Maschinen und kleinangelegte Wasserkraft-Pflanzen. Ein typisches System Ehepaare der Antrieb-Stiel der Macht-Quelle zu einem Gleichstrom (DC) Generator. Der sich drehende Stiel produziert mechanische Energie, welcher wird zu Elektrizität vom Generator konvertiert. Überschuß-Elektrizität kann dann in Banken von Batterien gelagert werden.

Vor dem Wählen irgendeines Erzeugen und Lagerung-System, Sie müssen bestimmen Sie, wieviel Macht Sie brauchen werden. Tische 1 durch 3 Show durchschnittliche jährliche Macht-Verwendung für elektrisch nach Hause Heizung und Vorrichtungen in der Auswahl von 5,000-8,000 Kilowatt-Stunden pro Jahr (kWh/yr). Ein kleines Wind-Macht-System von 5 kW, wie ein gegenwärtig von einer amerikanischen Gesellschaft verkauft, wird vom Hersteller geschätzt um ungefähr 1,0000 kWh/yr unter durchschnittlichen Wind-Zuständen bereitzustellen. So ein System wäre mehr als adäquat zu treffen das Energie-Anforderungen eines individuellen Haushaltes in ein industrialisierte sehr Land wie die Vereinigten Staaten. (Kein Versuch wird gemacht hier, die Wind-Zustände-wichtige Sache für vorzuschreiben das wirtschaftlich Bedienung von Windmühlen. Aber es wird ziemlich gut geschafft, daß wenn die Wind-Geschwindigkeit erreicht nicht oder übersteigt 12 Meilen pro Stunde für das meiste des Jahres, das Legen von sogar einer kleinen Wind-Maschine wären Sie wirtschaftlich unpraktisch.) Basierte auf dieser Schätzung sogar ein Haushalt mit vielen Vorrichtungen könnte genügenden Überschuß erzeugen treiben Sie an, um den Preis von Batterie-Lagerung zu rechtfertigen.

Um den Preis einer Kombination-Generation zu bestimmen und Batterie-Lagerung-System, die Kapazität und die Anzahl von Winden oder Wasserkraft Generatoren hätten geschafft zu werden, sowie ein geeignete Bank von Lagerung-Batterien.

Richtiges Design von Batterie-Speicherkapazität muß auf gegründet werden, erwartete Überschuß-Macht für Lagerung und empfahl Batterie-Gebühr und Begleichung-Raten.

Table 1. Durchschnittliche Jährliche Energie-Anforderungen von 110 Volt Elektrischen Vorrichtungen

Average Power Estimated Required per Jährliche Energie Vorrichtung Verbrauch (Watt) (kwh) * Essen-Vorbereitung Mixer 385 15 Grill 1,436 100 Tranchiermesser 92 8 Kaffee Hersteller 894 106 Tiefes Brathühnchen 1,448 83 Geschirrspülmaschine 1,201 383 Ei Herd 516 14 Frying Pfanne 1,196 185 Heißer Teller 1,257 90 Mixer 127 13 Backofen (microwave) 1,450 190 Range mit Backofen 12,200 1,175 selbstreinigender oven 12,200 1,205 Bratofen 1,333 205 Sandwich Grill 1,161 33 Toaster 1,146 39 Trash Compactor 400 50 Waffeleisen 1,116 22 Waste Disposer 445 30

* Essen-Bewahrung Gefriermaschine (15 cu-ft) 341 1,195 Gefriermaschine (2 cu ft FROSTLESS) 440 1,761 Kühlschrank (12 cu-ft) 241 728 Kühlschrank (12 cu ft FROSTLESS) 321 1,217 REFRIGERATOR/FREEZER (14 cu ft) 326 1,137 (14 cu ft frostless) 615 1,829 Niedriges Energie-Modell 1973, 21 cu ft frostless , der 2,480 beginnt, , der 320 1,200 startet, * Gesundheit & Schönheit Germicidal lamp 20 141 Fön 381 14 Heat Lampe (infrared) 250 13 Barbier 14 18 Sonntag Lampe 279 16 Zahn Bürste 7 0.5 Vibrator 40 2 * Heimat-Unterhaltung Radio 71 86 RADIO/RECORD PLAYER 109 109 Television schwarz & weißer Rohr-type 160 350 fester staatlicher 55 120 färben Rohr Art 300 660 fester staatlicher 200 440 * Housewares Clock 2 17 Boden Schleifer 305 15 Sewing Maschine 75 11 Staubsauger 630 46 * Lichter 75 Watt Zwiebeln (8 each) 600 864 * Wäsche Clothes Trockner 4,856 993 Iron (Hand) 1,008 144 Waschmaschine (automatisch) 512 103 Waschmaschine (nicht-automatic) 286 75 Water Heizung 2,475 4,219 (schneller recovery) 4,474 4,811 * Bequemlichkeit Konditionieren Air Raumpfleger 50 216 Air Haarkur (room) 1,565 1,889 Bett, das 177 147 deckt, DEHUMIDIFIER 257 377 Fan (Dachboden) 370 281 Fan (circulating) 83 43 Fan (rollaway) 171 138 Fan (Fenster) 200 170 Heizung (portable) 1,322 178 Heating Block 65 10 Luftbefeuchter 177 163 * Werkzeuge 1/4 " DRILL 250 2 Säbel sah 325 1 Fähigkeit sah 1,000 5 Schreibmaschine 40 7 Water Pumpe (1/3 HP) 420 150 3 " Abschleifgerät, Belt 770 10 * Elektrisch das Heizen Nach Hause [ein] Measured Lebendes Gebiet 1,000 SQ. Fuß 17,000 16,300 1,500 SQ. Fuß 21,500 20,800 2,000 SQ. Fuß 26,000 25,500

Quellen: Elektrischer Energie-Verband, 90 Park-Avenue, New York, New York; Henry Clews, " Elektrische Macht vom Wind, " Unternehmen-Woche, März, 24, 1973.

Notiz: Der geschätzte jährliche Kilowatt-Stunde-Verbrauch der elektrischen Vorrichtungen in diesem Tisch aufgezählt, wird auf normaler Verwendung gegründet. Als das Benutzen dieser Zahlen für, Vorsprunge, solche Faktoren als die Größe der bestimmten Vorrichtung, das geographisches Gebiet von Verwendung, und individuelle Verwendung sollte in genommen werden Überlegung. Bitte bemerken Sie, daß die Wattleistungen seit allen Einheiten nicht zusätzlich sind, ist normal in Bedienung zur gleichen Zeit nicht.

[ein] basierte auf Zahlen, die von örtlichen Nutzen für elektrisch geheizte Heimaten veröffentlicht werden.

Tisch 2. Typische Heimat-Macht-Verwendung

Average Macht Tägliche Energie Required pro Consumption Art von Vorrichtung--Vorrichtung (Watt) (KWh) [ein]

Kühlschrank: 14 CU. Fuß frostless 615 5.00 1/2 HP Öl Brenner 400 3.21 Lichter (100-Watt Zwiebel) 100 x Nummer von Lichtern 5.60 FERNSEHER Farbe Rohr 300 1.80 Kaffee-Hersteller 900 0.60 Toaster 1,146 0.40 Das Braten von Pfanne 1,196 0.60 Uhren (3) 2 0.14 Heißer Teller 1,257 0.42 Staubsauger 630 0.63 DISHWASHER 1,201 0.80 Kleider Wäscher 512 0.25 Kleider-Trockner 4,856 2.41

Totaler 21.86

Quelle: Grumman Äußere Erdatmosphäre Firma, beim Leben mit Wind-Macht, (Bethpage, New York, 1975), p. 4.

[ein] 21.86 x 30 = 655.80 KWh pro Monat; 655.80 x 12 = 7,869 KWh pro Jahr.

Tisch 3. Geplante Heimat-Verwendung

Average Power Tägliche Energie Required pro Consumption Art von Vorrichtung--Vorrichtung (Watt) (KWh) [ein]

Kühlschrank: 21 cu. Fuß FROSTLESS PHILCO FORD 320 2.56 1/2 HP Öl Brenner 400 3.21 Lichter (40-Watt Zwiebel) 40 x Nummer von Lichtern 2.24 FERNSEHER Farbe fester staatlicher 200 1.20 Kaffee-maker 900 0.60 Toaster 1,146 0.40 Das Braten von Pfanne 1,196 0.60 Uhren (3) 2 0.14 Heißer Teller 1,257 0.42 Staubsauger 630 0.63 Geschirrspülmaschine 1,201 0.80 Kleider-Waschmaschine 512 0.25 Kleider-Trockner 4,856 2.41

Totaler 15.46

Source: Grumman Äußere Erdatmosphäre Firma, beim Leben mit Wind-Macht, (Bethpage, New York, 1975), p. 4.

[ein] 15.46 x 30 = 463.80 KWh pro Monat; 463.80 x 12 = 5,565.5 KWh pro Jahr.

Bestimmte Fragen, die im Entwerfen betrachtet werden müssen, so ein System ist:

1. Die Arten elektrischer Lasten, die vom System gedient werden sollten. Ob Gleichstrom (DC) Macht wird nur erfordert oder , ob inverters eingeschlossen werden müssen, um die Umwandlung zu vervollständigen, gelagerter DC Elektrizität zu Wechselstrom (WECHSELSTROM). Wenn die Lasten, die gedient werden sollten, zum größten Teil glühend sind, , der beleuchtet und heizt, die Ausgabe des Batterie-Systems, bleibt vielleicht Gleichstrom seit glühenden Lampen und die meiste Hitze, die Ausrüstung produziert, (Raum-Heizungen, Toaster, bügelt) operieren Sie erfolgreich auf DC oder WECHSELSTROM. Wenn die Lasten sind, Motoren (Pumpe-Antriebe, Fächer) von 1/2 Pferdestärke und größer oder ist Kommunikation-Ausrüstung (Radio und Fernsehen Sender), inverters werden als ein Teil von erfordert werden das Lagerung-System.
2. Ob eine mehrfache Macht-Generation und mehrfacher Benutzer System wird erfordert. In den meisten Anwendungen, eine einzelne Blütezeit Antragsteller (Windmühle, Turbine) wird erfordert werden. Aber, wenn , den mehrfache Generatoren beschäftigt werden, zusätzliche Ausrüstung, muß zum System hinzugefügt werden, um paralleling von zu ermöglichen elektrische Ausgabe. Mehrfache Batterie-Installationen begleiten mehrfache Generatoren als eine allgemeine Regel. Für am meisten Anwendungen, ein einzelner erst Antragsteller, Generator, und Batterie sind Kunde, wird wegen der Einfachheit von vorgezogen werden installation, Bedienung, und Aufrechterhaltung. Wo sich ausgestreckt hat Systeme, mehr Lasten zu dienen werden gewünscht, eine Zunahme in Kapazität des einzelnen Systems ist der vorgezogene Ansatz.
3. Ob kommerzielle Hardware mit feststehender Aufführung Merkmale sind verfügbar. Während es zu möglich ist, setzen zusammen und stellen ein System von unverbundenen Bestandteilen her, die Chancen für erfolgreiche Bedienung werden verbessert werden durch das Benutzen von Fabrik-zusammengesetzten Systemen, die gewesen sind, entwarf, um einander zusammenzupassen. Ein Kompromiß in Entwicklung des Systems wäre, zu kaufen und Wettkampf-Gruppen kommerzieller Ausrüstung. Zum Beispiel, ein erst Antragsteller und Generator könnte gekauft werden und könnte zu einer Batterie zusammengepaßt werden Bank, Ladegerät, und inverter.
4. Energie-Quelle-Merkmale, bei Tag und Jahreszeit. Wenn Wind ist die Quelle von Energie, seine Erhältlichkeit muß sein bestimmte, auf Durchschnitt, jeden Tag jeder Jahreszeit. Sein Geschwindigkeit muß auch geschätzt werden. Wenn Wasser die Quelle ist, , den die gleichen Entschlossenheiten gemacht werden müssen. Ob die Energie Quelle ist Wind oder bewässert, diese Entschlossenheiten müssen sein machte im voraus vom Entwerfen des Lagerung-Systems. Für Beispiel, Winde variieren normalerweise in Geschwindigkeit ganz und gar das Tag; während Perioden von niedrig oder kein Wind, das Batterie-System, muß vom Erfinden der elektrischen Energie fähig sein das Generator kann nicht während jener Perioden produzieren. Ähnlich, , der die Länge und die Zeit von Ereignis starken Windes weiß, Geschwindigkeit wird einem Entwerfer ermöglichen, zu schätzen wie groß ein Batterie Bank kann nachgeladen werden.
5. Elektrische Last-Forderung-Merkmale, bei Tag und durch würzen. Die täglichen, wöchentlichen, und saisonbedingten Merkmale der elektrischen Last-Forderung muß in bestimmt werden schreiten von Design des Systems fort. Um elektrisch zu machen Energie verfügbar im Moment es wird gebraucht, erfordert ein , von dem genaue Schätzung von wieviel bei welchen Stunden gebraucht wird, which Tage während des Jahres. Zum Beispiel, wenn Wasser zu ist, würde für Bewässerung gepumpt, es wird wahrscheinlich sein ein ununterbrochen beladen überall in bestimmte Jahreszeiten. Das Beleuchten von Lasten wird erscheinen nur am frühen Morgen, Abende, und früh hours der Nacht, aber diese Lasten werden jeden Tag erscheinen des Jahres, obwohl die Anzahl von Stunden variieren wird, jeder Tag. Wenn Raum-Heizung bereitgestellt werden wird, wird es wahrscheinlich erscheinen Sie nur als eine Last auf dem System während ein bestimmte Jahreszeit.

Die Preise eines gegebenen Systems werden geschätzt zu werden haben, der auf gegründet wird, Diskussionen mit bestimmtem Hardware Lieferanten Betreffen:

* Aufführung genauen Angabe für das System; * Kapital Preise; * , der Preise versendet,; * Macht Verbrauch und Tüchtigkeit von Bedienung; * wirtschaftliches Engagement erforderte für System-Bedienung; und * erwartete Leben von Hardware-Bestandteilen.

Diese Anforderungen für anfängliches System-Design angegeben habend und auszeichnend, es ist klar, daß ein erfahrener elektrischer Ingenieur sollte ausgewählt werden, System-Installation zu planen und zu beaufsichtigen. Einmal ein System ist zusammengesetzt worden, Sattelschlepper-geschickte Arbeiter könnten werden Vermittlungen, aber es sollte genug Aufsicht durch jemanden geben trainierte in der Bestandteil-Hardware, total notwendig zu führen routinemäßige Aufrechterhaltung.

Kein Versuch wird hier gemacht, um Hardware vorzuschreiben, die gemacht werden muß, vom elektrischen Ingenieur, der für System-Design, in Zusammenarbeit, ausgewählt wird, mit bestimmten Hardware-Lieferanten.

Es gibt viele Arten von Lagerung-Batterien. Viele von diesen, in verschiedene Phasen von Entwicklung, haben Sie Aufführung-Merkmale der Blei-Säure-Batterie überlegen. Aber, in Hinsicht auf insgesamt Aufführung demonstriert, kosten Sie, nützliches Leben, und kommerziell Erhältlichkeit, die Blei-Säure-Batterie ist die konservativste und ökonomische Auswahl (sehen Sie Tisch 4). Industrielle Blei-ätzende Batterien mit Macht-Klassen zu 225 Ampere-Stunden und Erneuerung-Leben Zyklen zu ungefähr 1,800 sind kommerziell verfügbar.

Tisch 4. Vergleich von heutigen Lagerung-Batterien

Battery Dichte Durch: [b]

Cost [a]-Gewicht Volumen Life[c] Batterie Type (Dollars/kWh) (Wh/kg) (kWh/cu.meter) (Zyklen)

Silber-Zinc 900 120 310.8 100/300 Nickel-cadmium 600 40 127.1 300/2,000 Nickel-iron 400 33 49.4 3,000 Last-acid: 50 22 91.8 1,500/2,000

SOURCE: D.L. Douglas, " Batterien für Energie-Lagerung, " Symposium auf Energie-Lagerung, 168 Nationale Versammlung, amerikanische Chemikalie, Society, Vorabdruck-Brennstoff-Teilung, Vol. 19, nein. 4 (Washington, GLEICHSTROM,: WECHSELSTROM, 1974), PP. 135-154.

[al Cost zum Benutzer. [b] Battery, den Kapazität umgekehrt erzählt wird, um von Begleichung einzuschätzen. , den Die Werte, die gezeigt werden, für die 6-Stunde-Rate sind. [c] Cycle, den Leben von einer Anzahl von Faktoren, einschließlich Tiefe, abhängt, von Begleichung, Rate von Gebühr und lischt, Temperatur, und belaufen sich von, berechnen Sie zuviel. Auswahl, die gezeigt wird, ist von strengsten zu bescheidene Pflicht.

PREßLUFT

Die Antrieb-Stiele von Wind-Macht-Systemen oder kleinangelegter Wasserkraft Pflanzen können mit konventionellen Gas-Kompressoren verbunden werden und gebraucht zu Laden-Luft bei Drucken auf der Reihenfolge von 600 Pfund quadratischem Zoll (psi). Die Preßluft kann infolgedessen depressurized sein durch konventionelle Turbinen Elektrizität zu erzeugen, oder es kann würde durch Getriebe für Verwendung der gelagerten Energie zusammengefügt, um anzutreiben irgendeine mechanische Maschinerie, die von einem sich drehende Stiel oder einem Antrieb gefahren wird, Gürtel. Tüchtigkeiten von 75 Prozent können für Verwendung erlangt werden von der gelagerten Energie. Das zusammengepresste Gas kann entweder sein, lüften Sie oder Brennstoff-Gase (z.B., natürlich Gas oder Wasserstoff) . However, für Zwecke dieses Papieres, die Diskussion werden Sie nur zu Preßluft erzählen.

Die Wirtschaftswissenschaften von Lagerung werden höchst günstig sein, wenn sie existiert, unterirdische Speicherkapazität wie aufgebrauchte Öl-Felder, Kohle Bergwerke, oder aquifers können benutzt werden. Underground Lagerung von natürlich Gas ist eine überall gebrauchte und ökonomische Technologie. Wenn unterirdisch Lagerung-Container werden benutzt, Preise werden minimiert, aber ein bestimmt Menge von unrecoverable restlicher Gas-Verlust (20 Prozent oder mehr) werden Sie als eine Strafe angenommen zu werden haben. High Druck-Gas kann auch würde in Stahl-Containern gelagert. However, wenn neue Container sein müssen, gekauft, kostet das Kapital für ein großes Kraftwerk, ist vielleicht sehr increased. Für kleine Pflanzen, Stahl-Tanks sind ein praktisch Alternative.

GEPUMPTES WASSER

Gepumptes Wasser, lagerte über Boden oder unterirdisch, kann auch sein benutzte entweder als eine Energie-Speichereinheit in Kombination mit kleinangelegt Hydro oder Wind-Energie-Generatoren. Pumped Wasser als ein unterstützen Sie in Höhepunkt, der für elektrische Wasserkraft-Generation planiert, ist gewesen benutzte in den Vereinigten Staaten seit den frühen 1930s. Die Möglichkeiten für Energie-Wiedergewinnung ist vielleicht zu Preßluft mit ganz ähnlich 5-15 percent' weniger gesamte Tüchtigkeit, als das von erhielt, zusammengepresster air. Underground Lagerung in verschiedenen Arten von brauchte auf Bergwerke oder aquifers bietet einige Preis-Vorteile über Oberfläche-Lagerung an, seit den Preisen von Reservoir-Konstruktion kann sehr zunehmen der totale Preis von Kraftwerk-Konstruktion.

Gepumpte Wasser-Lagerung in einem besonderen Reservoir kann bereitgestellt werden während hoher Fluß-Strömung-Perioden. Während Frühling-Tauwetter oder regnerisch Jahreszeiten, die die Fluß-Strömung vielleicht fähig ist, Macht mehr zu entwickeln, als das elektrisches System kann konsumieren. , den Das gelagerte Wasser vielleicht dann ist, befreite für Macht-Generation während künftiger Höhepunkt-Last-Perioden oder trockener seasons. Extensive, den Gebiete von Land überschwemmt werden müssen, um bereitzustellen, genügende Lagerung oder pondage für einen hydroplant. Losses wegen Verdampfung, Bewässerung, und Infiltration in die Erde sind schwierig um zu schätzen und variiert vielleicht bisweilen. Wenn Verdampfung Raten sind hoch, ein seichter Teich mit einem großen Oberfläche-Gebiet ist nachteilig.

Die verfügbaren Daten auf Preisen für gepumpte Wasser-Lagerung-Systeme sind leitete ganz von Megawatt-Größe-Kraftwerken her. Für kleine Macht Pflanzen, anwendbare Preis-Daten werden für keine kalkuliert zu werden haben gegebene Stelle betrachtete.

SCHWUNGRÄDER

Das Schwungrad ist ein Gerät, in dem Lagerung von Energie erlaubt, das Form von einem sich drehende wheel. Mechanical Energie wie das von das sich drehende Stiel von einer Wind-Energie oder einem Wasserkraft-System kann sein konvertierte zur Bewegungsenergie eines niedrig-Reibung-Schwungrades für storage. Surplus Energie von einem Wind oder Wasserkraft-System lagerte im sich drehende Schwungrad kann infolgedessen als das Drehen wiedergefunden werden Stiel mechanische Energie oder konvertierte möglicherweise zu elektrisch Energie über einen Generator, Höhepunkt-Forderungen zufriedenzustellen.

Die Energie, die im Schwungrad gelagert wird, wird von der Formel gegeben W = 1/2 [Iw.sup.2] wo " W " die gelagerte Energie ist, bin ich " der Moment von Trägheit des Schwungrades, und " w " ist die eckige Geschwindigkeit in radians pro Sekunde vom flywheel. Eine der attraktiven Merkmale vom Schwungrad ist seine Anpassungsfähigkeit zu einer breiten Auswahl von Energie Anforderungen für kleine Kraftwerke im 1-50 kW range. Das Masse vom Schwungrad und seiner eckigen Geschwindigkeit kann zu variiert werden erhalten Sie diese Auswahl von Speicherkapazitäten. Efficiencies sind potentiell hoch und Energie-Dichten von 66 watts/kilogram können erlangt werden für Macht, die den Höhepunkt Drehung-Geschwindigkeiten von 1,800 bis 3,600 Revolutionen erreicht, pro Minute (rpm) durch Getriebe zum sich drehende Stiel von kleine Macht-Generatoren, ob Wind oder Hydro.

Erfolgreiche Aufführung erfordert vorsichtiges Design und hoch-Stärke materials. Steel ist jahrelang benutzt worden, aber moderne Korbblütler, wie Metall-Legierungen, Glas Faser, und polymer/carbon-Faser, stellen Sie bereit die Stärke erforderte für Verständlichkeit während ausgestreckter Pflicht Zyklen, katastrophalen Mißerfolg des Schwungrades bei hoch zu verhindern Drehung, die speeds. Actually, Holz und Bambus preisgünstig sind, hoch-Stärke, Schwungrad-Materialien, die wirtschaftlich wettbewerbsfähig sind, mit den synthetischen zusammengesetzten Materialien, die oben zitiert werden.

Das Schwungrad ist mit alternativer Energie-Lagerung ganz wettbewerbsfähig Systeme für kleine Kraftwerke in Hinsicht auf Tüchtigkeit, Lagerung Energie-Dichte, und cost. Small Schwungräder, die 30-1,000 bereitstellen, Watt-Stunden (Wh) von Energie-Lagerung für um $50-100/kW ist entwickelt worden (sehen Sie Zahl 1).

Schwungräder sind klein, aber sind hohes Technologie Geräte Erfordern gebildete Maschinenbau Sachkenntnis auf dem Teil von jenen, die werden, wählen Sie die Hardware aus und entwerfen Sie den Wettkampf zum Wind oder der Wasserkraft installation. Once installierte, Sattelschlepper-geschickte Vermittlungen können behalten Sie diese Installationen unter der Aufsicht eines Ingenieurs bei.

III. COMPARISIONS UND EMPFEHLUNGEN

Tische, die 5 und 6 Vergleichen der Energie-Dichten, Umwandlung, geben,

Tüchtigkeiten, Staat technischer Entwicklung, kosteten Fakten, und potentielle Anwendungen von den verschiedenen Arten von Energie-Lagerung systems., den Diese Vergleiche aber auf Fakten gegründet wurden, die erhalten werden, von großen Kraftwerken, und muß deshalb für klein eingestellt werden Kraftwerke.

Die wesentlichen Kriterien für das Auswählen eines Energie-Lagerung-Systems are: (1) die Technologie sollte hohe Umwandlung-Tüchtigkeit bereitstellen; (2) kommerzielle Hardware sollte gegenwärtig verfügbar sein; und (3) Preise sollten verglichen zu alternativen Möglichkeiten günstig sein.

Basierte auf den oben erwähnten Kriterien, die Energie-Lagerung-Systeme am meisten wahrscheinlich ist beide technisch durchführbar und ökonomisch zu sein:

1. Conversion zu Elektrizität über Generatoren und Lagerung in Blei-Säure Batterien.

2. Storage als mechanische Energie in einem Schwungrad mit Wiederfinden als mechanische Energie.

3. Preßluft Lagerung, die mit einem turbogenerator kombiniert wird, für Wiederfinden gelagerter Energie als Elektrizität oder als mechanisch Energie.

4. Pumped Wasser kombinierte mit einem turbogenerator für Wiederfinden gelagerter Energie als Elektrizität oder als mechanische Energie.

BIBLIOGRAPHY/SUGGESTED LEKTÜRE LISTE

Abelson, P.H., Hrsg. Energy: Use, Erhaltung und Supply. Special Wissenschaft Compendium. Washington, GLEICHSTROM,: amerikanischer Verband für die Förderung von Wissenschaft, 1974.

Adam, J.T. Elektrizität und Elektrische Vorrichtungen Handbook. New York, Neuer York: Arco Verlagswesen HG, 1976.

Ayer, Franklin A. Symposium auf Umgebung und Energie-Erhaltung. EPA 600/2-76/212:PB-271 680. Washington, GLEICHSTROM : U.S., Umwelt Schutz-Agentur, 1975.

BERKOWITZ, J.B. und Silverman, H.P. " Energie Lagerung ". Proceedings von Symposium, der 6. Oktober, 1975. P.O. Schließen Sie 2071, Princeton, Neu, ein Jersey 08540: Neuer Technologie-Unterausschuß und Electrothermics und Metallurgie-Teilungen, Electrochemical Society, 1976.

Bockris, J.O. Energy Options. New York, New York,: John Wiley & Sons, 1980.

Brookhaven Nationales Laboratorium. Proceedings vom ERDA Contractors' Review, der auf Chemische Energie Lagerung und Wasserstoff trifft, Energie Systeme. CONF-761134. Upton, Neuer York: Brookhaven, Nationales Laboratorium, 1976.

Chubb, T.A. " Analysis von Gas-Dissoziation Solare Thermale Macht System. " Solar Energy 17. New York, New York,: PERGAMON Press, 1975, pp. 129-136.

COHEN, R.L. und Wernick, J.H. " Wasserstoff-Lagerung Materials: Eigenschaften und Möglichkeiten. " Science 214, 1981, pp. 1081-1095.

deWinter, F. und Cox, M., eds. " Mechanisches Energie-Lagerung-System für einen 10 kWe Solarer Macht-Pack. " Sonntag-- Menschheit Künftige Quelle von Energie. New York, New York,: Pergamon Presse, 1978.

Douglas, D.L. " Batteries für Energie-Lagerung ". Symposium auf Energie Storage. 168 Nationale Versammlung, Amerikaner Chemische Gesellschaft, Division von Brennstoff Chemistry. Preprints Vol. 19, Nr. 4, 135-154. Washington, GLEICHSTROM,: Amerikaner Chemische Gesellschaft, 1974.

DUFFIE, J.A. und Beckman, W.A. Solare Energie Thermale Prozesse. New York, Neuer York: John Wiley & Söhne, 1974.

Fickett, A.P. " Brennstoff-Zelle Kraftwerke " Wissenschaftlicher Amerikaner 293(6), 1978, PP. 70-76.

Gros, S., Hrsg.-Batterie-Design und Optimierung. Proceedings von Symposium. Vol. 79. P.O. Schließen Sie 2071, Princeton, New Jersey, ein 08540: Batterie Teilung, Electrochemical Society, 1979.

Grumman Äußere Erdatmosphäre Firma, beim Leben Mit Wind-Macht. Bethpage, New York: Grumman Äußere Erdatmosphäre Firma, 1975.

Harboe, Henrik. The Use von Preßluft für Energie-Lagerung. 168 Nationale Versammlung, Amerikaner Chemische Gesellschaft, Teilung, von Brennstoff Chemistry. Preprints Vol. 19, Nr. 4, 155-161. Washington, GLEICHSTROM: Amerikaner Chemische Gesellschaft, 1974.

Jensen, J. Energie Storage. London, England und Boston, Massachusetts,: NEWNES-BUTTERWORTHS, 1980.

Johnson, D.G.; Escher, W.J.D.; und Pangborn, J.B. Neue Energie von eine Alte Quelle: Hydrogen von fallendem Wasser. Society von Kraftfahrtechnisch Engineers, Nr. 789135, Warrendale, Pennsylvania,: Society Kraftfahrtechnischer Ingenieure, 1978.

Marier, D. Wind Macht für den Homeowner. Emmaus, Pennsylvania: Rodale Presse, 1981.

Mathis, D.A. : Wasserstoff Technologie für Energie 1976. Energie-Technologie Review Nr. 9. 18901 Cranwood Ausfallstraße, Cleveland, Ohio, 44128: CRC Presse, 1976.

McMullan, J.T.; Morgan, R.; und Murray, R.B. Energie Ressourcen und Supply. New York, Neuer York: John Wiley & Söhne, 1976.

MCGOWN, L.B. und Bockris, J.O. , Wie Üppige Saubere Energie zu erhalten ist. New York, New York und London, England: Plenum Presse, 1980.

McGuigan, D. Harnessing das winden Sie für, kehren Sie Energy. Charlotte, Vermont, heim 05445: Garden Weg-Verlagswesen-HG, 1978.

McGuigan, D. Harnessing Wasser-Macht für Heimat Energy. Charlotte, Vermont 05445: Garten Weg Verlagswesen HG, 1978.

McIntyre, J.D.G. ; Srinivasan, S. und Wille, F.G., eds. Elektrode Materials und Prozesse für Energie-Storage.-Vorgänge von Symposium. Vol. 77-6. P.O. Schließen Sie 2071, Princeton, New Jersey, ein 08540: Battery und Physische Elektrochemie Teilungen und Energie Technologie Gruppe, Electrochemical Society, 1977.

Portola Institute. Energie Grundierung-- Solar, Wasser, Wind, und Biofuels. Fremont, Kalifornien 94536: Fricks-Parks-Presse, AG, 1974.

Scott, F.M. Wasserkraft Von Untergrundbahn pumpte Lagerung. 168 Nationale Versammlung, Amerikaner Chemische Gesellschaft, Teilung von Fuel Chemistry. Preprints Vol. 19, Nr. 4, 85-91. Washington, GLEICHSTROM: Amerikaner Chemische Gesellschaft, 1974.

Silverman, J., ed. " Demonstration eines Preisgünstigen Schwungrades in ein Energie Lagerung System. " Energie Lagerung. New York, New York,: Pergamon Presse, 1980.

VEZIROGLU, T.N. und Seifritz, W., eds. " Wasserstoff Energie System ". Proceedings Zweiter Welt Wasserstoff Energie Konferenz, Zürich, die Schweiz, 21-24 August 1978. New York, New York,: Pergamon Presse, 1978.