Выбор оптимального источника энергии

Чем обусловлена популярность батарей и нельзя заменить их более современными устройствами? В данной статье мы рассмотрим и сравним свойства аккумуляторов и других источников энергии.

Хранение энергии

Батареи сохраняют энергию достаточно хорошо, и в течение длительного времени. Первичные батареи (не перезаряжаемые) держат больше энергии, чем вторичные (перезаряжаемые) за счет более низкого саморазряда. Свинцово-кислотные, никелевые и батареи на основе лития должны периодически перезаряжаться для компенсации потерянной энергии.

Ответная реакция

Батареи имеют большое преимущество по сравнению с другими источниками энергии, т.к. работают быстро. Им не требуется прогрев, как в случае с двигателем внутреннего сгорания (ДВС); заряд батареи протекает в течение доли секунды.

Полоса пропускания мощности

Большинство аккумуляторных батарей имеют широкую полосу пропускания мощности, а это означает, что они могут эффективно обрабатывать большие и малые нагрузки. Для сравнения, пропускная способность топливного элемента улучшается в пределах определенной нагрузки. Например, реактивный двигатель, который работает наиболее эффективно при определенной частоте оборотов в минуту.

Окружающая среда

ДВС и крупные топливные элементами требуют компрессоров и специфических условий для эксплуатации. Батареи неприхотливы в использовании и хранении.

Коэффициент полезного действия

Батарея является высокоэффективным элементом питания. Li-ион имеет 99% эффективности зарядки, при этом потеря заряда достаточно мала. Для сравнения, энергетическая эффективность топливного элемента составляет от 20 до 60 процентов, а у ДВС от 25 до 30 процентов. При оптимальной скорости впуска воздуха и температуры турбовентиляторный двигатель GE90-115 на реактивном лайнере Boeing 777 достигает КПД в 37%.

Монтаж

Герметичная батарея работает в любом положении и обеспечивает хорошую устойчивость к вибрации. Большинство ДВС должны быть установлены в вертикальном положении на амортизирующих подушках, чтобы уменьшить вибрацию. Тепловые двигатели также нуждаются во впускных коллекторах и глушителях.

Эксплуатационные расходы

Литиевые и никелевые аккумуляторы лучше всего подходят для портативных устройств; свинцово-кислотные батареи обеспечивают высокую мобильность транспортных средств. Цена и вес делают батареи непрактичным для больших транспортных средств. В целом, стоимость потребления энергии от батареи примерно в три раза выше, от сети переменного тока.

Обслуживание

У аккумуляторов сравнительно низкие эксплуатационные расходы, сервис включает в себя очистку от коррозии и периодическую проверку работоспособности.

Срок службы

Аккумуляторная батарея имеет относительно короткий срок службы и хранения, даже если она не используется. Жизненный цикл от 3 до 5 лет является удовлетворительным для потребительских товаров, но это мало для больших батарей. Гибридные и электрические автомобильные аккумуляторные батареи гарантируют работу устройства в течение 8-10 лет; топливный элемент обеспечивает 2,000-5,000 часов работы, в зависимости от температуры и условий эксплуатации крупные стационарные батареи используются в течение 5-20 лет.

Время заряда

По этому критерию бесспорно проигрывает батарея: литиевые- и никелевые системы требуют 1-3 часа для зарядки; заряд свинцово-кислотных, как правило, занимает 14 часов.

Утилизация

Никель-кадмиевые и свинцово-кислотные батареи содержат опасные материалы и не должны утилизироваться на свалках. Никелиевые и литиевые системы экологически чистые и могут в небольших количествах выбрасываться с обычным бытовым мусором без особого ущерба для экологии. Хотя мировые производители аккумуляторов и представители власти принимают меры для вторичной переработки всех использованных элементов питания.