Ученые Томского политехнического университета совместно с коллегами из Санкт-Петербургского государственного морского технического университета выяснили, как многократно повысить эффективность альтернативных источников энергии. По их словам, решить проблему помогут специальные системы с электрохимическими накопителями энергии. Это позволит использовать до 97 % энергии, вырабатываемой ветрогенераторами и солнечными панелями.
Ученые уточнили, что пока это технически невозможно, например, из-за нестабильности поступления такой энергии.
«Основная проблема аккумуляторов заключается в интенсивном рассеивании тепловой энергии в закрытом внутреннем объеме за счет химических реакций при циклическом заряде и разряде. Кроме того, рост энергоемкости современных аккумуляторов, скоростей заряда и разряда, а также случаи возгораний и взрывов аккумуляторных систем накопления энергии указывают на необходимость анализа теплового состояния внутренних электродных конструкций аккумуляторов. Многослойная структура батареи и низкая теплопроводность некоторых материалов требуют обеспечения минимальных колебаний температуры между отдельными слоями и поверхностью корпуса батареи, а также между ее элементами», — поясняет профессор Научно-образовательного центра И.Н. Бутакова Гений Кузнецов.
В результате математического моделирования, ученые сделали вывод о необходимости создания специальных систем обеспечения теплового режима мощных электрохимических накопителей энергии. Они объяснили, что безопасная эксплуатация накопителей электрической энергии на базе большого числа аккумуляторных батарей, и, как следствие, их применение для использования электроэнергии альтернативных источников, возможна только при обеспечении интенсивного теплообмена таких батарей с внешней средой.
По словам Кузнецова, основная проблема аккумуляторов заключается в интенсивном рассеивании тепловой энергии в закрытом внутреннем объеме за счет химических реакций при циклическом заряде и разряде.
«Кроме того, рост энергоемкости современных аккумуляторов, скоростей заряда и разряда, а также случаи возгораний и взрывов аккумуляторных систем накопления энергии указывают на необходимость анализа теплового состояния внутренних электродных конструкций аккумуляторов. Многослойная структура батареи и низкая теплопроводность некоторых материалов требуют обеспечения минимальных колебаний температуры между отдельными слоями и поверхностью корпуса батареи, а также между ее элементами», – цитируют его РИА Новости.
Ученые Томского политеха отметили, что аналогов проведенного исследования с обоснованием необходимости разработки систем обеспечения теплового режима накопителей в настоящий момент не существует. По мнению экспертов, учет тепловых режимов аккумуляторов накопителей, согласно расчетам, позволит использовать вырабатываемую ветрогенераторами энергию реально, а не в теории.
По их словам, после создания мощных накопителей электрической энергии с системами безусловного обеспечения регламентного теплового режима, коэффициент использования вырабатываемой ветрогенераторами электрической энергии может составить 95-97%. Сейчас он около 5%.
В планах ученых — провести аналогичный анализ тепловых режимов для литий-ионных аккумуляторов, которые сегодня активно используются в различных сферах промышленности.
Все материалы рубрики «Нефть и Газ»
05.12.2023
