Рекуперация энергии: Что такое рекуперация энергии при торможении в электротранспорте?

Содержание

Что такое рекуперация энергии при торможении в электротранспорте?

Для любого транспорта – и в особенности для транспорта, работающего на электрической энергии – одним из ключевых параметров является запас хода. Чем больше ёмкость аккумулятора, тем дальше Вы сможете проехать без проблем с «топливом», а это критично. Как правило, пробег без подзарядки даже важнее, чем максимальная скорость, поэтому производители уделяют батарее самое пристальное внимание.

К сожалению, бесконечно увеличивать ёмкость батареи попросту невозможно: чем выше будет заряд, тем больше будет весить аккумулятор. Соответственно, рано или поздно производитель упирается в «потолок», ему остаётся только ждать новой ступени развития батареи… или можно использовать возможность подзаряжать аккумулятор в пути! Речь идёт о рекуперации энергии.

Рекуперация в электросамокатах: как это работает?

Рекуперация (или рекуперативное торможение) – это техника, которая позволяет на короткое время превратить электромотор в генератор энергии, заряжающий аккумулятор от вращения колёс. Тот же приём применяется в трамваях и электричках, в метрополитене, а также в современных электрокарах: Tesla Model S, Chevrolet Volt, Honda Insight и Toyota Prius. Существуют электросамокаты, электровелосипеды и прочий электротранспорт, в котором задействована рекупирация энергии. Этот электротранспорт немного дороже моделей без рекупирации, но запас хода существенно больше.

Общая суть идеи: мотор в транспорте используется для того, чтобы вращать колёса – именно для этого он работает, именно на это расходует энергию. Но если Вы тормозите, мотор не работает, ведь в данный момент нет никакой необходимости разгонять колёса. Соответственно, вполне можно запустить его на это время в режиме генератора, преобразовывающего механическую энергию колёс в электроэнергию и заряжающего аккумулятор?

Принцип рекуперативного торможения особенно эффективен на городских улицах, где постоянно приходится притормаживать: повороты, пробки, светофоры, плотная толпа.

Как понять, насколько будет эффективна рекуперация энергии в электросамокате?

Какую выгоду можно получить от использования мотора с рекуперацией в сравнении с обычным? Ответ на этот вопрос зависит от трёх моментов:

Как часто Вам приходится тормозить и останавливаться? Чем больше на пути пробок, светофоров и т. п. препятствий, тем выше эффективность рекуперации;
Какая часть Вашего пути проходит под уклоном? На таких участках дороги можно двигаться накатом, а значит, двигатель может работать в режиме генератора;
Заявленная эффективность рекуперации в выбранной Вами модели электросамоката (зависит от КПД мотора, аккумулятора и контроллера).

Как правило, выигрыш в пробеге от использования принципа рекуперации энергии составляет 5-10%. Вроде бы и не слишком много, но на практике эти проценты превращаются в дополнительные 2-4 километра, а это кварталов 6, а то и 8! Лишними они не будут точно. Так что, если Вы пользуетесь электротранспортом для повседневных поездок или дальних прогулок, мы однозначно рекомендуем выбирать из моделей с этой функцией.

Также советуем прочитать уникальную статью, о основных неисправностях электровелосипедов, в которой подробно и интересно рассказано о тех моментах, на которые нужно обратить внимание при покупке электровелосипеда.

Рекуперация энергии в сеть

На протяжении долгого времени, излишнюю энергию, накопленную в преобразователях частоты (ПЧ) при торможении ими асинхронных двигателей с высокоинерционной нагрузкой (ПТО, нагрузочные стенды, электротранспорт, намотчики, центрифуги и т.д.), рассеивали на специальных тормозных резисторах. Это было крайне необходимо для ограничения уровня напряжения на шинах постоянного тока преобразователей при работе в этих режимах. В противном случае, отказ от использования тормозных резисторов грозил бы выходом преобразователей частоты из строя или невозможностью задания необходимых временных рамп разгона и торможения управляемых механизмов.

Применение тормозных резисторов не сильно влияет на стоимость оборудования систем, однако, влечет за собой ряд определенных неудобств при их проектировании и эксплуатации, а именно: большие габариты тормозных резисторов, разогрев поверхности тормозных резисторов до температуры 100°С и выше, обязательная защита резисторов от попадания пыли и влаги и т.д. Но, самым неприятным в этом случае является то, что излишняя энергия преобразуется в ненужное тепло, за которое предприятие платит деньги. В теплое время года, когда температура в помещениях с технологическим оборудованием и так достаточно высокая, тормозные резисторы, подключенные к ПЧ, способствуют еще большему ее повышению. Это значит, что крайне необходима дополнительная вентиляция помещений или даже их кондиционирование, а это опять дополнительные затраты. Но, ведь можно не рассеивать излишнюю энергию на резисторы, а возвращать ее обратно в питающую сеть, обеспечивая экономию дорогостоящих энергоресурсов. Для этого используются системы рекуперации энергии.

Фактически доказано, что современные преобразователи частоты позволяют значительно сократить энергопотребление оборудования и оптимизировать различные технологические процессы, что в свою очередь ведет к экономии сырья и других ресурсов, а так же способствует улучшения качества конечного продукта. Но, с заменой систем частотного регулирования с использованием тормозных резисторов на системы с использованием рекуперации энергии в сеть, появилась возможность дополнительной экономии. Теперь, энергию, возникающую при торможении двигателей можно возвращать в питающую сеть, осуществляя полную корректировку ее параметров в соответствии с параметрами сети. Ведущие производители промышленного оборудования и механизмов уже широко применяют такие системы, такие системы нашли применение в электротранспорте (электропоезда, трамваи, троллейбусы, эскалаторы).

Немного физики. Для того чтобы накопленную мощность можно было возвращать в источник переменного тока, в качестве входного выпрямителя привода рекуперации используются преобразователи с ШИМ источником напряжения. Теперь поток мощности переменного тока может течь в любую сторону, током можно управлять и получить почти единичный коэффициент мощности. В случае работы преобразователя частоты в режиме рекуперации, каскад IGBT транзисторов (используемый в моторном приводе в качестве выходного каскада) работает как синусоидальный выпрямитель, преобразующий переменный ток в постоянное напряжение для питания системы. При интенсивном торможении двигателя и, как следствие, превышении напряжения на звене постоянного тока преобразователя частоты выше определенного уровня, каскад IGBT транзисторов ПЧ генерирует ШИМ — сигнал в сторону сети. Разница напряжений между фазным напряжением ШИМ и сетевым напряжением питания прикладывается к индуктивностям (индуктору рекуперации). Это напряжение содержит много высокочастотных гармоник, которые блокируются индуктивностью и на выходе ПЧ получается синусоидальный ток с малой примесью высших гармоник. Для синхронизации привода рекуперации с сетью не требуется дополнительного оборудования. Определение частоты и угла вектора сетевого напряжения происходит за счет подачи ШИМ — модулятором трех специальных тестирующих импульсов в питающую сеть.

Одним из проверенных и эффективных решений по рекуперации энергии является применение частотных преобразователей Unidrive SP фирмы Control Techniques. Примеры их использования можно увидеть на стендах динамических испытаний автомобилей многих автомобильных заводов (Nissan, Ford, Lamborghini и др.), в металлургии, на эскалаторах, кранах, и т.д. Конфигурация такой системы может иметь несколько видов, но суть ее сводится к одному — организовать двунаправленный поток энергии в источник переменного электропитания и из него. При определении мощностей/ номиналов компонентов системы рекуперации нужно учитывать следующие факторы:

1. Изменение уровня сетевого напряжения

2. Номинальные ток двигателя, напряжение, коэффициент мощности

3. Максимальную мощность нагрузки и условия перегрузки

4. Потери в приводах и других компонентах

На рис.1 представлена общая схема система рекуперации при использовании одного моторного привода и одного привода рекуперации. Как правило, для такой системы моторный привод и привод рекуперации имеют одинаковые номиналы. Однако, при детальном расчете может выясниться, что характер нагрузки подразумевает работу моторного привода с перегрузкой, если при этом напряжение питания привода рекуперации находится на нижнем пределе, то он может не покрыть мощность выделяемую моторным приводом и потери в системе. Тогда необходимо использовать привод рекуперации большего номинала.

Рис.1 Система с одним приводом рекуперации и одним моторным приводом

На рис.2 представлена общая схема система рекуперации при использовании нескольких моторных приводов и одного привода рекуперации. В таких многоприводных конфигурациях привод рекуперации выбирается таким образом, чтобы выдать суммарную мощность всех моторных приводов, учитывая потери, включая собственные. В этом случае, конечно, нужно учитывать характер нагрузки для каждого моторного привода индивидуально, ведь возможен вариант одновременного торможения всех двигателей системы.

Рис.2 Система с одним приводом рекуперации и несколькими моторными приводами

При включении системы с несколькими приводами, объединенными по шине постоянного тока, необходимо ограничивать пусковой ток, поскольку электролитические конденсаторы в звене постоянного тока преобразователей частоты имеют малое сопротивление. Для этого применяется тиристорный выпрямительный модуль SPMC, который подключается контактором для заряда конденсаторов объединенной шины постоянного тока преобразвателей. После обеспечения плавного заряда шины до номинального напряжения, выпрямительный модуль SPMC отключается.

Как видно, система рекуперации предлагаемая Control Techniques может иметь различные конфигурации и может быть спроектирована индивидуально под конкретное применение.

По всем вопросам, касательно данного применения обращайтесь в ООО «Драйвика» по тел. 8 (812) 635 90 30 или Email: [email protected]

Что такое рекуперативное торможение | MBH News

С момента выхода в свет Toyota Prius стукнуло уже за 20 лет, и с тех пор концепция рекуперативного(регенеративного) торможения стала достаточно известной, как метод повышения дальности пробега в гибридных и электрических транспортных средствах. Но знаете ли вы, что применение не ограничивается EV автомобилями? В наши дни вы можете найти ее во всем, в том числе велосипедах, скейтбордах и самокатах.

(демонстрация системы рекуперации энергии в bmw)

Давайте же разберемся, как работает эта технология, насколько она продуктивна в различных средствах передвижения и разумно ли везде ее устанавливать.

Что такое рекуперативное торможение

Движущиеся объекты обладают кинетической энергией, а когда применяется тормоз для замедления, всей этой мощи необходимо куда-то идти.

Вернемся немного в прошлое, давние времена эры неандертальцев или просто машин с ДВС. В таких автомобилях тормоза основаны исключительно на трении, поэтому при замедлении вся энергия превращается в тепло, а значит уходит в никуда, просто теряется в окружающей среде.

Но мы все же эволюционировали и нашли пути получше. Регенеративное торможение использует мотор электромобиля в качестве генератора для преобразования основной доли кинетической энергии, теряемой при замедлении, назад в батарею. В следующий раз, когда машина ускоряется, она расходует часть энергии, ранее сохраненную от рекуперативного торможения.

(Регенеративная система bmw i3)

Важно понять, что регенеративное торможение не является магическим увеличителем диапазона пробега электромобилей. Оно не делает машины более эффективными как таковые, а просто делает их менее неэффективными. В принципе, самым лучшим вариантом езды будет разгон до постоянной скорости, а затем никогда не касаться педали тормоза. Поскольку чтобы замедлиться, а потом снова вернуться к прежней скорости, потребуются лишние затраты сил, то вы получите куда больший диапазон хода, в первую очередь просто не замедляясь.

Но, очевидно, что это не реалистично. Так как нам приходится снижать скорость многократно, рекуперация — это следующий лучший вариант, так как она делает этот процесс менее бесполезным.

Насколько хорошо рекуперативное торможение

Чтобы правильно оценить данную технологию, нам нужно посмотреть на два разных параметра: коэффициент полезного действия(КПД) и эффективность. Несмотря на кажущееся сходство, они совершенно разные. КПД говорит о том, с каким успехом захватывается «потерянная» мощность торможения. Все превратилось в тепло или удалось перевести кинетический потенциал в нужное русло? С другой стороны, эффективность относится к тому, как сильно влияет регенеративное торможение на длину пути. Значительно ли увеличится ваш диапазон, или вы даже не заметите большой разницы?

(визуализация работы системы рекуперация энергии торможения в машинах VW — Volkswagen)

КПД

Никакая машина не способна достичь коэффициента полезного действия в 100% (без нарушения законов физики), так как любая передача энергии неизбежно повлечет за собой потерю в форме тепла, света, шума и т. д. КПД процесса зависит от многих факторов, таких как двигатель, батарея и контроллер, но часто значение оценивается в районе 60-70%. По словам Tesla, их технология обычно теряет 10-20% кинетического потенциала при попытке его захватить, а затем еще 10-20% при преобразовании отложенных запасов обратно в ускорение. Это довольно стандартные числа для основной массы электрических транспортных средств, включая машины, грузовики, велосипеды, самокаты и т. д.

Отметим, что эти 70% не говорят нам, что регенеративное торможение даст 70% -ный рост пути от одного заряда. Технология не приведет к увеличению диапазона от 100 км до 170 км. Это лишь означает, что 70% кинетической энергии, потерянной во время торможения, может быть снова возвращено.

Поэтому рассмотрение лишь КПД системы мало что значит. Что должно нас больше заинтересовать, так это эффективность рекуперативного торможения.

Эффективность

Здесь все куда интереснее. Эффективность рекуперативного торможения — это показатель того, насколько система способна увеличить запас хода транспортного средства.

Как вы, наверное, уже догадались, показатель значительно варьируется в зависимости от факторов, включая условия движения, местность и размер транспортного средства.

Немалое влияние оказывают условия вождения. Вы увидите значительно лучшую отдачу в городе, где приходится многократно сбрасывать скорость на светофорах или в пробках, чем на шоссе. Ландшафт также играет весомую роль. Подъем в гору не дает вам много шансов на остановку, а вот при спуске для безопасности часто нужно притормаживать, что позволит преобразовать больший объем кинетических запасов. На длинных склонах рекуперативная система может применяться почти без остановок, чтобы регулировать скорость, тем самым заряжая аккумулятор в течении продолжительного промежутка.

Размер транспортного средства может быть самым значительным фактором для данного показателя по той простой причине, что более тяжелые тела содержат в себе гораздо больший импульс и кинетическую энергию. Подобно тому, как большой маховик является более эффективным, четырехколесный автомобиль имеет куда больше кинетической энергии при движении, чем мотоцикл или самокат.

Эффективность системы регенерации в автомобилях

Данные для сравнения могут быть несколько сложными. Машины Tesla выдают мощность рекуперативного торможения в 60 кВт при жесткой остановке, но это не отвечает на более интересный вопрос. Мы хотим знать, сколько энергии мы регенерируем во время поездки, а не насколько сильны наши тормоза каждый раз, когда мы месим педаль.

К счастью, ряд водителей Tesla смогли посчитать возврат энергии, используя различные приложения для отслеживания данных. Владельцы Model S сообщили о возмещении около 32% от общего потребления энергии в момент подъема, а затем спуска на холмистой местности. Таким образом, при таком коэффициенте ход увеличивается со 100 до 132 км. Другой собственник рассказал о регенерации 28% энергии (форум на датском языке). Остальные же пишут, что во время обычных поездок возвращается в среднем 15-20% от общего потребления.

Другие автопроизводители также использую данную систему в своих машинах. Например Audi говорит, что технология рекуперативного торможения, установленная в Audi Q7 позволит сэкономить до 3% топлива. Но если брать только электромобили, то компания обещает увеличение длины пути на 30% в их будущей модели Audi e-Tron.

Эффективность рекуперативного торможения в велосипедах, самокатах, скейтбордах и других персональных EV

Для небольших электрических транспортных средств цифры не столь оптимистичны. На многих велосипедах с функцией рекуперативного торможения средним показателем является 4-5% регенерации, максимум 8% в холмистых районах. Другие персональные электромобили, включая самокаты и скейтборды, имеют схожие результаты.

Как мы писали выше, столь небольшие цифры во многом связаны с меньшим весом данных средств. У них просто нет большого импульса и, следовательно, они имеют меньшую кинетическую энергию для преобразования обратно аккумулятор.

А это вообще важно, насколько хорошо работают рекуперативные тормоза?

В индустрии электрических велосипедов регенеративное торможение иногда может использоваться скорее как маркетинговый инструмент, чем как целесообразное нововведение. Поскольку технология, как правило, возможна только в электрических байках с более крупными безредукторными двигателями, то производители таких велосипедов будут обязательно использовать столь эффективную разработку в своих моделях. В то же время компании, выпускающие байки со среднеразмерными приводами и другими редукторными моторами, которые не приспособлены к регенеративному торможению, относят технологию в разряд неэффективных и просто не ставят.

Истина заключается в том, что для небольших и персональных транспортных средств рекуперация не так эффективна, как в крупных электромобилях, однако эта функция все равно имеет множество преимуществ.

Одним из самых весомых плюсов разработки можно назвать применение в качестве еще одной замедляющей силы для небольших персональных EV. К примеру, электрический самокат Xiaomi M365 для переднего моторного колеса использует только остановку регенерацией, в то время как для заднего колеса применяется традиционный дисковый тормоз. Это означает, что самокат имеет два независимых элемента замедления хода с одним рычагом управления для их активации, что снижает стоимость, вес и сложность сборки.

Рекуперация также позволяет внести механизм остановки в скейтборды — подвиг, который ранее выполнялся через трение подошвы вашей обуви о тротуар. Данная функция является очень полезной для безопасности в связи с появлением популярных моделей, достигающих скоростей более 30 км/ч.

Еще одним преимуществом регенеративного торможения является продление срока службы обычным тормозным деталям, таким как кабели и тормозные колодки. Постоянное обслуживание и замена данных частей раздражает, а если учесть, что электрические велосипеды и самокаты путешествуют намного дальше и быстрее, чем их не электрические братья, то детали изнашиваются намного раньше.

В конце концов, регенеративное торможение никогда не будет столь полезным в небольших средствах передвижения, как в крупных, просто из-за законов физики. Поэтому отсутствие технологии на электрических велосипедах и других малых EV для личного пользования не есть что-то ужасное. Однако преимущества использования этой разработки, без учета простого перехвата мощностей, нельзя игнорировать. И эй, вы будете получать бесплатный 5%-ный рост диапазона каждый день!

Рекуперация тепловой энергии

Сжатие воздуха в компрессоре сопровождается выделением тепла. Тепловая энергия концентрируется во вес уменьшающемся объеме, а излишек тепла выводится из компрессора прежде, чем воздух попадет в трубопроводную систему. В каждой установке по производству сжатого воздуха нужно обеспечивать охлаждение, надежно отводящее нужное количество избыточного тепла. Охлаждение производится либо наружным воздухом, либо водой из городской водопроводной сети или из реки, или технической водой, движущейся по открытой или замкнутой системе.

Рекуперация тепловой энергии

Во многих производящих сжатый воздух установках возможность сбережения энергии путем ее рекуперации значительна, но зачастую не используется. В большинстве отраслей промышленности в цене сжатого воздуха расходы на энергию составляют практически 80%. В крупногабаритных безмасляных винтовых компрессорах можно рекуперировать до 94% поставляемой компрессором энергии в виде горячей воды с температурой 90°С. Это означает, что все мероприятия по сбережению энергии характеризуются быстрой экономической отдачей.

Предположим, что компрессорная централь на большом предприятии потребляет 500 кВт в течение 8000 часов в год. Это соответствует не менее чем 4 миллионам кВт х ч/год. Отсюда следует, что вполне возможно рекуперировать это тепло в виде горячей воды или горячего воздуха.

Срок оправдания затрат на рекуперацию энергии обычно составляет не более 1-8 лег. Кроме того, рекуперация энергии с помощью замкнутой системы охлаждения означает улучшение условий эксплуатации компрессора, повышение надежности его работы и увеличение сроков службы благодаря поддержанию в компрессоре постоянной температуры и использованию большого количества охлаждающей воды. В странах Северной Европы, самых передовых странах в области рекуперации энергии, уже давно используется горячая вода, поступающая от компрессоров.

В настоящее время большинство компрессоров основных производителей позволяют подключать стандартное оборудование для рекуперации энергии.

Расчет потенциала рекуперации

Практически вся энергия, поставляемая в компрессорную установку, преобразуется в тепло. Чем больше энергии можно рекуперировать и использовать в других процессах, тем выше эффективность системы. Каждая компрессорная установка располагает большими возможностями для рекуперации энергии. В больших безмасляных винтовых компрессорах можно рекуперировать до 95% энергии, поставляемой компрессором.Во многих случаях можно рекуперировать более 90% энергии при условии, что охлаждение компрессорной установки выполнено тщательно. Решающими факторами в этом случае являются работа системы охлаждения, расстояние до места потребления тепла, степень и продолжительность потребности в тепловой энергии.

При выделении значительных объемов тепловой энергии может возникнуть вопрос о продаже рекуперированной тепловой энергии. Потребителями этой энергии могут стать поставщики энергии, и вы сможете подписать договор об инвестициях, субподряде и поставках. Существует также возможность координированной рекуперации энергии, поступающей из нескольких технологических процессов.

Способы рекуперации

Рекуперация энергии, полученной при эксплуатации установки по производству сжатого воздуха, не всегда дает тепло тогда, когда оно требуется, и, возможно, в недостаточных количествах.

Количество производимой рекуперируемой энергии изменяется, если компрессор находится под переменной нагрузкой. Для того чтобы рекуперация была возможна, необходим соответствующий уровень потребления энергии, обеспечиваемый обычной энергосистемой.

Рекуперируемую энергию лучше использовать как дополнительную к обычной системе и добавлять ее всегда, когда компрессор работает.

Системы с воздушным охлаждением

Возможными вариантами использования компрессоров с воздушным охлаждением: производящих большой поток горячего воздуха с относительно низкой температурой, являются непосредственный обогрев зданий или теплообмен с батареями предварительного нагрева. В этих случаях нагретый охлаждающий воздух распределяется с помощью вентиляторов.

Когда зданию не нужно дополнительное тепло, горячий воздух выводится в атмосферу автоматически, с использованием термостата, или вручную— путем изменения положения воздушной заслонки.

Фактором, ограничивающим использование рекуперируемой энергии, выступает расстояние от компрессора до обогреваемого здания. Оно должно быть коротким, желательно, чтобы обогревалось соседнее с компрессорной здание.

Кроме того, такая возможность рекуперации энергии ограничивается холодным временем года. Рекуперация энергии при переносе тепла воздухом чаще всего используется в компрессорах малой или средней мощности. Рекуперация приводит к уменьшению потерь энергии и не требует значительных капиталовложений.

Система с водяным охлаждением

Воду из компрессора с водяным охлаждением, температура которой достигает 90°С, можно добавлять в систему снабжения предприятия горячей водой. Если горячая вода используется для мойки, умывания и душа, обычный бойлер все равно необходим.

Энергия, которая рекуперируется из системы сжатого воздуха, обеспечивают лишь добавку, снижающую нагрузку на бойлер, сберегающую топливо и, возможно, позволяющую использовать бойлер меньших размеров.

Предпосылки для рекуперации энергии сжатого воздуха в некоторой степени зависят от типа компрессора. Безмасляные компрессоры даже в стандартном исполнении легко модифицировать для рекуперации энергии. Компрессор такого типа с водяным охлаждением обеспечивает температуру воды 90°С, требуемую для эффективной рекуперации.

В маслосмазываемых компрессорах масло, участвующее в процессе сжатия, является лимитирующим фактором в достижении более высоких температур охлаждающей поды.

В центробежных компрессорах температурные уровни ниже и потому меньше степень рекуперации. К тому же повышенная температура охлаждающей воды отрицательно сказывается па работе таких компрессоров.

Рекуперация энергии компрессоров с водяным охлаждением наилучшим образом подходит для компрессоров с мощностью двигателя более 10 кВт. Рекуперация энергии с использованием воды означает использование установки более сложной, чем при использовании воздуха. В этом случае основное оборудование состоит из насосов, теплообменника и регулирующих клапанов.

Используя водяную рекуперацию энергии, можно также подводить тепло к удаленным зданиям с помощью труб относительно малых диаметров (40-80 мм) без существенных потерь тепла. Высокая первоначальная температура дает возможность использовать энергию для повышения температуры обратной воды водогрейного котла. Поэтому обычный нагревательный источник можно периодически отключать и заменять отходящим теплом компрессора.

В производственных процессах тепло, отводимое от компрессора можно также использовать для повышения температуры технологического процесса. Возможно осуществить водяную рекуперацию даже при использовании винтовых маслосмазываемых компрессоров с воздушным охлаждением. Для этого потребуется установка теплообменника в масляном контуре, но такая система выдает более низкую температуру, чем безмасляный компрессор.

Рекуператор электропривода лифта

Статус технологии

Содержимое заголовка

Рассмотено НИУ «МЭИ»

Наименование фирмы

description_for_technology2

ОАО «МОС ОТИС»

Полное название технологии

description_for_technology3

Система рекyперации электической энергии в yстройствах для перемещения грyзов

Короткое название технологии

description_for_technology4

Рекуператор электропривода лифта

Суть энергосберегающего эффекта

description_for_technology5

Возврат электрической энергии в сеть позволяет отказаться от громоздких тормозных резисторов и значительно увеличить скорость торможения двигателя. При этом преобразователь частоты обеспечивает работу в режимах управления двигателем или рекуперации энергии без применения дополнительного оборудования, что в свою очередь обеспечивает:

— Сохранение рабочего пространства – не требуется дополнительного оборудования (тормозной модуль, тормозные резисторы) для эффективного торможения двигателя;

— Сохранение энергии и расходов – рекуперируемая преобразователем частоты энергия возвращается обратно в питающую сеть;

— Нет выделения тепла, так как тормозные резисторы не применяются.

Преобразователи частоты с рекуперацией электроэнергии в сеть, чаще всего используют для решения задач, связанных с циклически чередующимися процессами ускорения и замедления.

Полное техническое описание, текст

description_for_technology6

Чтобы наступило рекуперативное торможение, нужно чтобы частота вращения ротора превысила синхронную частоту вращения. В таком случае двигатель начнет отдавать энергию в сеть, то есть станет асинхронным генератором. При этом электромагнитный момент двигателя становится отрицательным, возникает тормозной эффект.

Добиться генераторного торможения можно несколькими способами. Например, в двухскоростных двигателях, при переключении с большей скорости на меньшую. При этом ротор вращается по инерции с частотой, выше, чем новая синхронная частота. Возникнет тормозной момент, который уменьшит скорость до новой номинальной.

Структура системы накопления энергии с применением суперконденсаторов

Применение блока рекуперации энергии для безредукторного привода лифта, позволяет высвобождать дополнительную энергию во время движения загруженной кабины вниз или пустой кабины вверх, а также во время торможения кабины лифта. Безредукторный привод в такие моменты работает в генераторном режиме, преобразует кинетическую энергию движения кабины в электрический ток, который запасает суперконденсатор и возвращает её обратно в сеть, для использования в других целях. Тем самым происходит экономия энергии до 20%.

Полное техническое описание, файлы

description_for_technology7

Техническое описание

Вид основного экономящегося энергоресурса

description_for_technology8

Электрическая энергия

Вид вторичного экономящегося энергоресурса

description_for_technology9

Электрическая энергия

Минимальный возможный процент экономии, %

description_for_technology10

Максимальный возможный процент экономии, %

description_for_technology11

Средний срок окупаемости (лет)

description_for_technology12

Патент

description_for_technology13

Контактный телефон

description_for_technology14

Авторы разработки

description_for_technology15

ОАО «МОС ОТИС»

E-mail

description_for_technology16

http://otis.com/site/ru/Pages/ContactRUOtisMSK.aspx

Сайт

description_for_technology17

http://otis.com/site/ru/Pages/Otis%20GeN2%20Premier.aspx

Изображение страницы

Рекуперация энергии в модели ID.4 >> Новости Volkswagen

Максимальная энергоэффективность
Возможность движения накатом в режиме D
При отпускании педали акселератора возникает усилие до 0.13 g, во время торможения – около 0.3 g
Мощные тормоза и не требующие замены задние тормозные колодки

Рекуперация энергии торможения, или регенерация энергии при замедлении, существенно увеличивает запас хода любого электромобиля. В новой модели Volkswagen ID.4 данная концепция нацелена на обеспечение максимальной энергоэффективности.

Довольно сложно понять, что должно происходить, когда водитель электромобиля убирает ногу с педали акселератора. Тяговый электродвигатель должен переключаться в режим генератора, чтобы преобразовывать кинетическую энергию в электрическую? Или не должен делать этого, чтобы инерция автомобиля использовалась для движения накатом?

Ответы на эти вопросы отличаются в зависимости от производителей и моделей электромобилей. В этой ситуации некоторые электромобили всегда рекуперируют энергию. Но инженеры Volkswagen выбрали для нового электрического кроссовера ID.4 и компактного ID.3 иное, более эффективное решение: приоритет отдается движению накатом, так как любое преобразование энергии неизбежно ведет к потерям. Это применимо к режиму D («Движение») трансмиссии, который является основным и автоматически активируется при каждом включении электромобиля.

Движение накатом и рекуперация энергии. Функция движения накатом, срабатывающая, когда водитель убирает ногу с педали акселератора, гарантирует расслабленное вождение и прогнозируемое движение. Если возникает необходимость в повышении интенсивности замедления, водитель нажимает педаль тормоза, активируя рекуперацию энергии торможения. Электродвигатель обеспечивает замедление с усилием около 0.25 g, которого хватает в большинстве повседневных ситуаций. Колесные тормоза включаются сервоприводом, только когда необходимо более интенсивное торможение. Переход от торможения электродвигателем с генерацией энергии к торможению гидравлическими тормозными механизмами происходит практически незаметно для водителя. Это достигается благодаря исключительно точным и быстродействующим системам управления торможением и приводом. Кроме того, эти системы обеспечивают надлежащий уровень сцепления задних колес, на которых происходит рекуперация энергии торможения, с дорожным покрытием.

Эффективность в стандартной комплектации. В стандартное оснащение всех электромобилей ID.4 включена прогностическая система Eco Assistance. Она анализирует данные от навигационной системы и датчиков автомобиля и помогает водителю эффективно и непринужденно управлять автомобилем. Когда ID.4 подъезжает к зонам или участкам, по которым необходимо передвигаться с низкой скоростью (например, жилые зоны, перекрестки или повороты), система Eco Assistance информирует водителя о необходимости убрать ногу с педали акселератора. С этого момента система оптимизирует движение накатом и рекуперацию энергии без необходимости вмешательства водителя. Например, автомобиль надлежащим образом реагирует на приближение к другому транспортному средству, движущемуся впереди с низкой скоростью.

Режим D или B. Водитель в любой момент может переключаться между положениями D и В («Торможение») переключателя режимов движения. В режиме B система привода ID.4 практически всегда рекуперирует энергию, но не до полной остановки электромобиля. Для рекуперации энергии задано предельное усилие торможения 0.13 g. При этом замедление отчетливо заметно, но ощущения ярко выраженного торможения не возникает. Специалисты марки Volkswagen сознательно пошли на это, так как непринужденное и интуитивно понятное управление является одним из основных преимуществ электромобилей.

Помимо переключателя режимов движения на моделях ID.4 предусмотрен еще один инструмент, позволяющий выбирать соотношение между движением накатом и рекуперацией энергии, – функция выбора профиля движения, входящая в состав пакета Plus sports. В профиль Sport заложена рекуперация энергии торможения и в режиме D, но не в такой степени, как в режиме B. В некоторых ситуациях важным фактором оказывается уровень зарядки аккумуляторной батареи. Если она полностью заряжена, то принять дополнительную электроэнергию уже не может.

SUV нового типа. Спортивный, но при этом исключительно комфортный ID.4 поражает ярким дизайном кузова, внушительным пространством салона и передовыми решениями в области органов управления, дисплеев, информационно-развлекательных систем и вспомогательных систем для водителя. ID.4 – первый SUV с электроприводом от Volkswagen и первый электромобиль марки, предназначенный для реализации по всему миру. В декабре 2020 года на рынок выводятся шесть моделей крупнейшего сегмента мирового рынка – компактных SUV. Клиентам доступны тяговые аккумуляторные батареи емкостью 52 или 77 кВт·ч. Они обеспечивают запас хода до 520 км (в цикле WLTP). На начальном этапе будут предлагаться два электродвигателя: мощностью 170 л.с. и 204 л.с. Другие электромоторы появятся в 2021 году.

Электрический привод – будущее мобильности. Модель ID.4 появилась после ID.3 и стала вторым представителем линейки ID. ID. – синоним интеллектуального дизайна, яркой индивидуальности и устремленных в будущее технологий. К 2024 году марка Volkswagen планирует инвестировать 11 миллиардов евро в электрическую мобильность в рамках стратегии Transform 2025+.

Рекуперативное торможение в электромобилях: что это и как работает

Понять, что такое рекуперативное торможение в электромобилях совсем не сложно, для этого нужно лишь обратить внимание на основные характеристики этого вида транспорта.

В отличие от машин с ДВС, где важным фактором является динамика, большинство электромобилей выбирают по запасу хода.

И вот именно этот показатель и можно увеличить с помощью рекуперативной тормозной системы.

Рис. 1. Схема рекуперации энергии в электромобиле.

Что такое рекуперативная система?

Технологию рекуперативного торможения используют не только электрические машины, но и автомобили с бензиновым или дизельным мотором (гибриды).

Основанием для её разработки стали высокие цены на топливо и стремление снизить расходы.

Автопроизводители искали варианты решения проблемы, одним из которых стало получение энергии из процесса торможения.

Своё название система получила от термина recuperatio (лат. «возвращение» или «компенсация»).

Возвращая часть затраченной на торможение энергии, она расходует полученное электричество на разгон транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания.

Рекуперация на электромобиле имеет одно серьёзное отличие – выработанная электроэнергия не тратится сразу, а может аккумулироваться.

Это позволяет подзаряжать аккумулятор, а запас хода увеличивается, хотя и незначительно. В то же время для электрического транспорта, который непросто подзарядить в дороге, даже этот небольшой заряд может оказаться решающим.

Принцип работы

Работу системы рекуперации электрической энергии можно описать следующим образом:

При торможении электромобиля его силовой агрегат отключается от источника питания (аккумулятора) и переходит в генераторный режим, самостоятельно вырабатывая энергию.
В таком режиме в обмотках ротора и статора возникают противоположно направленные токи.
На валу электромотора возникает тормозной момент. Он обеспечивает торможение транспортного средства, снижая скорость.
Одновременно с этим запасённая машиной кинетическая энергия переходит в электроэнергию и тепло.
Электрическая энергия поступает в аккумулятор, увеличивая его заряд.
Чем чаще тормозит автомобиль, тем больше заряжается его аккумуляторная батарея.

Рис. 2. Колесо электромобиля с рекуперативной системой.

Система рекуперативного торможения получила распространение, в первую очередь, при поездках на транспорте, оборудованном электродвигателями постоянного тока.

Следует отметить, что она применяется не для полного торможения состава, масса которого слишком большая, чтобы компенсировать её таким способом, а лишь для небольшого снижения скорости.

Однако тормозной момент создаётся достаточно большой, и экономия в течение года только для одного состава достигает сотен тысяч гривен.

Проблемы небольших электромобилей

В отличие от тяжёлых и перемещающихся на высокой скорости электропоездов, получившие такую систему электромобили не получают таких же преимуществ:

В городе, особенно при движении в плотном потоке, электромобиль практически не может нормально разогнаться (даже при хороших динамических характеристиках, как у Tesla Model S).
Рекуперация мало эффективна, так как скорость в начале торможения небольшая (до 60 км/ч), а масса автомобиля не превышает 1-2 т.
Энергии вырабатывается мало, и запас хода увеличивается незначительно.
Стоимость установки оборудования, обеспечивающего рекуперацию достаточно большая, а из-за низкой эффективности работы рекуперации она почти не окупается.

Важно: Ситуация немного улучшается при движении с горки и торможениях на высокой скорости. Но так разогнаться электромобили могут только за городом. А большинство доступных по цене электрических моделей не обладает запасом хода для загородных поездок и динамикой для нормального разгона.

Эффективность рекуперативного торможения

Использующую рекуперацию тормозную систему нельзя назвать достаточно эффективной.

Хотя её КПД довольно большой – производители электромобилей и другого электрического транспорта (велосипедов, мопедов и грузовых авто) называют цифру в 60-70% возврата.

При этом первые 10-20% теряются сразу, при захвате кинетической энергии – ещё примерно такое же количество аккумулятор недополучает в процессе преобразования в электроэнергию.

С одной стороны, показатель достаточно большой – 70% кинетической энергии подзаряжают аккумулятор электромобиля.

Запас хода увеличивается, и транспортное средство может проехать дальше на одном заряде.

С другой стороны, кинетической энергии на торможение тратится немного, и цифры нельзя назвать впечатляющими.

Рис. 3. Индикация системы рекуперации модели Volkswagen e-Golf.

Владельцы автомобилей Tesla Model S говорят, что во время поездок по городу пользы от системы рекуперативного торможения практически нет.

Заметить её влияние получается только при поездке по холмистой местности, когда водителю приходится тормозить во время спуска.

Иногда запас хода транспортного средства увеличивается при этом на 15-20%.

Рис. 4. Тормоза премиального электромобиля Tesla Model S.

Перспективы использования рекуперации

Повысить эффективность рекуперативной системы позволяет её использование не только при торможении, но и во время обычной поездки.

Предполагается, что энергия будет возвращаться благодаря инновационной подвеске, которую уже разрабатывают компании Levant Power и ZF.

В будущем такими устройствами могут оснащаться все серийно выпускаемые авто.

Принцип действия системы в подвеске следующий:

Рекуперативное устройство будет состоять из небольшого электромотора, 4 электрогидравлических насосов и управляющего блока.
Приспособление будет устанавливаться возле амортизаторов каждого автомобильного колеса.
При движении входящего в конструкцию штока кинетическая энергия будет переходить в электрическую.
Полученная электроэнергия будет передаваться к аккумулятору электромобиля. Если устройство будет устанавливаться на машинах с ДВС, энергия поступит в их электрическую сеть.

Совместная работа рекуперативной системы торможения и устройств, аккумулирующих энергию от обычного движения, должна повысить эффективность примерно вдвое. Однако проект пока находится в разработке. До его завершения и, тем более, установки на серийные авто, может пройти несколько лет.

Выводы

Возможность возвращать хотя бы часть потраченной на торможение энергии и дальнейшее развитие технологий в этом направлении позволяет рассчитывать, что электромобили в будущем станут ещё эффективнее.

Запас хода даже бюджетного электрического транспорта увеличится до 150-200 км, и на таком авто можно будет ездить целый день без подзарядки.

В то же время эффективность рекуперации на компактных электрических авто, таких как Chevrolet Bolt, Hyundai Ioniq или Nissan Leaf, всё равно останется небольшой.

Намного заметнее увеличение запаса хода на грузовиках с электромоторами и на тяжёлых электромобилях типа Tesla Model X, вес которого даже без водителя достигает 2,4 т.

Подобається контент? Підтримай Autogeek на Patreon!

Что такое вентилятор с рекуперацией энергии?

Дома и здания строятся или ремонтируются, чтобы сделать их более плотными, чем когда-либо прежде, с целью экономии энергии. Герметизация щелей и щелей в оболочке здания предотвращает обмен воздуха с окружающей средой, сохраняя энергию и обеспечивая комфорт. Однако в тесных домах без надлежащей вентиляции загрязняющие вещества, переносимые по воздуху, остаются внутри помещений, что ставит под угрозу здоровье вашей семьи.

Для высокого качества воздуха в помещении требуется, чтобы избыток влаги и загрязняющих веществ мог покидать дом и поступать свежему воздуху.Вентиляторы с рекуперацией тепла (HRV) и вентиляторы с рекуперацией энергии (ERV) Zehnder обеспечивают чистоту воздуха в домах, коммерческих помещениях, медицинских зданиях и школах.

Продвигайте свежий воздух для здорового дома

Во многих домах и на предприятиях воздух в помещениях плохого качества из-за перхоти домашних животных, плесени, пыли, летучих органических соединений (ЛОС) и избытка углекислого газа. Загрязнение воздуха в помещении может вызвать усталость, проблемы с дыханием, головные боли, головокружение и трудности с концентрацией внимания. По данным Агентства по охране окружающей среды, загрязнение воздуха внутри помещений представляет собой наибольшую опасность для здоровья.

И наоборот, чистый домашний воздух ассоциируется с спокойным сном, меньшим количеством симптомов аллергии или астмы, лучшей концентрацией и сильной иммунной системой. Очень важно иметь правильную стратегию вентиляции, чтобы застоявшийся загрязненный воздух заменялся свежим.

Системы вентиляции с рекуперацией энергии Zehnder извлекают застоявшийся воздух из кухни, ванных комнат, прачечной и механического помещения и подают свежий отфильтрованный воздух в спальни и жилые помещения. Многочисленные проекты с системами Zehnder ComfoAir показали значительное снижение уровней углекислого газа, летучих органических соединений, частиц, микробов, влажности и запахов.

Выберите систему, подходящую для вашего дома или бизнеса

В чем разница между ВСР и ВСР? Хотя обе системы обеспечивают подачу свежего воздуха, одновременно удаляя застоявшийся воздух, есть одно ключевое различие: вентиляторы с рекуперацией энергии также позволяют влаге переходить из воздушного потока в другой. То есть, в то время как вентиляторы с рекуперацией тепла передают тепло или холод входящему воздуху, вентиляторы с рекуперацией энергии передают тепло или холод, влажность и .

Что я должен установить: HRV или ERV? Это зависит от вашего климата и от того, чем занят ваш дом или офис.ERV обычно устанавливают в климате с сухой зимой и / или влажным летом. Зимой ERV помогает поддерживать уровень влажности в идеальном диапазоне, улавливая влагу из отработанного воздуха и передавая ее приточному воздуху. Летом влага из всасываемого воздуха передается в вытяжной, что снижает уровень влажности. Напротив, если в вашем доме повышенная влажность зимой и / или низкая влажность летом, то HRV лучше подойдет. Плотная среда обитания (много жителей) и большое количество домашних животных или большие аквариумы повышают влажность в доме, поэтому в некоторых случаях ВСР может быть лучше.

Изменение уровней влажности для большего комфорта

Уровень относительной влажности в вашем доме имеет большое значение для вашего комфорта. Зимой сухой воздух в помещении может вызвать сухость кожи и зуд в горле. Летом становится теплее при высокой влажности. В результате удаление избыточной влажности летом приносит облегчение, а в некоторых случаях может снизить потребность в кондиционировании воздуха. ERV требует значительно меньше энергии, чем кондиционер, потому что он содержит только вентилятор и не имеет конденсатора.

Предотвращение проблем с влажностью для более чистого домашнего воздуха

Высокий уровень влажности в доме может вызвать проблемы с конденсацией, способствовать росту плесени и увеличить популяцию пылевых клещей. Эти биологические загрязнители могут ухудшить качество воздуха в помещении и вызвать симптомы астмы или аллергии.

Во-первых, необходимо устранить утечки в водопроводной системе или ограждающей конструкции здания, чтобы предотвратить застаивание воды. Затем удалите все, что вызывает рост плесени. Наконец, устраните повышенную влажность в помещении, которая возникает в результате купания, приготовления пищи, мытья посуды и сушки одежды.Проблемы с влажностью особенно распространены в ванных комнатах, кухнях и подсобных помещениях, и их можно смягчить с помощью эффективной стратегии вентиляции, удаляющей влагу.

Многие дома используют вытяжные вентиляторы для удаления влаги, запахов и затхлого воздуха. К сожалению, вытяжные вентиляторы часто не подходят для удаления загрязненного воздуха, особенно в домах с плотной конструкцией. Вытяжные вентиляторы работают только в том случае, если достаточное количество воздуха для подпитки может попасть в дом через щели и трещины, чтобы заменить выходящий воздух.

Вентиляторы с рекуперацией энергии Zehnder — это сбалансированные системы вентиляции, которые подают и удаляют равные количества воздуха.Два воздушных потока не смешиваются, что предотвращает перекрестное загрязнение.

Удаление загрязнений с помощью воздушных фильтров

В большинстве домов большая часть наружного воздуха поступает через щели и трещины в оболочке здания. К сожалению, этот воздух часто втягивается через подвал, подполье, пристроенный гараж или чердак, которые обычно являются наиболее загрязненными местами в доме. В результате пыль, пыльца, споры плесени и выхлопные газы попадают в жилые помещения.

Напротив, системы ERV и HRV разработаны с учетом качества воздуха.Приточный воздух на ERV Zehnder стратегически расположен снаружи дома с учетом свежего воздуха, и весь поступающий воздух фильтруется, прежде чем рассеиваться в доме.

Этот процесс удаляет многие распространенные загрязнители, включая пыльцу, споры плесени, бактерии и смог, для более чистого воздуха в помещении. Использование фильтра с высоким рейтингом минимальной эффективности отчета (MERV) гарантирует удаление более мелких частиц; Zehnder предлагает фильтры с рейтингом до MERV 13.

Используйте технический опыт Zehnder

Zehnder предоставляет бесплатную техническую помощь и опыт на каждом этапе пути.Услуги по проектированию систем помогают клиентам определить правильную систему для своего дома или бизнеса, а также расположение вентиляционных труб и оборудования. Техническая поддержка доступна во время установки системы, а специалисты Zehnder по качеству воздуха предоставляют услуги по вводу в эксплуатацию. Эти услуги помогают продлить срок службы вентиляционного оборудования, снизить затраты на электроэнергию и обеспечить надлежащую скорость воздушного потока для более чистого воздуха в помещении.

Экономия энергии для комфортного зеленого дома

Многие домашние системы вентиляции увеличивают затраты на отопление и охлаждение, вызывая сквозняки в доме, снижая комфорт в помещении.Так же, как вентиляция дома, оставляя окно открытым, многие системы вентиляции удаляют кондиционированный воздух без рециркуляции тепла. Вытяжным вентиляторам для правильной работы необходим подпиточный воздух, втягивающий не кондиционированный воздух через щели и трещины на внешней стороне здания. Это имеет огромное влияние на счета за электроэнергию и комфорт.

Системы Zehnder ERV позволяют экономить электроэнергию и обычно используются в высокопроизводительных проектах строительства и модернизации. Тепло от потока отработанного воздуха передается приточному воздуху в холодные месяцы, что позволяет экономить электроэнергию.Вентиляторы Zehnder с рекуперацией энергии являются наиболее энергоэффективными установками на рынке и широко используются в проектах, соответствующих стандартам LEED, Passive House и ASHRAE 62.2.

Рекуперация энергии от сжигания твердых бытовых отходов (ТБО) | Устойчивое управление материальными потоками

Рекуперация энергии из отходов — это преобразование неперерабатываемых отходов в пригодное для использования тепло, электричество или топливо с помощью различных процессов, включая сжигание, газификацию, пиролизацию, анаэробное сбраживание и регенерацию свалочного газа.Этот процесс часто называют превращением отходов в энергию.

На этой странице:

Рекуперация энергии при сгорании

Рекуперация энергии при сжигании твердых бытовых отходов является ключевой частью иерархии управления неопасными отходами, в которой различные стратегии управления ранжируются от наиболее до наименее предпочтительных с экологической точки зрения. Рекуперация энергии стоит ниже сокращения источника и рециркуляции / повторного использования, но выше обработки и утилизации. Ограниченное и контролируемое сжигание, известное как сжигание, может не только уменьшить объем твердых отходов, предназначенных для захоронения, но также может восстановить энергию процесса сжигания отходов.Это создает возобновляемый источник энергии и снижает выбросы углерода, компенсируя потребность в энергии из ископаемых источников и сокращая образование метана на свалках.

Процесс массового сжигания

На объекте сжигания ТБО ТБО выгружают из грузовиков-сборщиков и помещают в бункер для хранения мусора. Мостовой кран сортирует отходы, а затем поднимает их в камеру сгорания для сжигания. Тепло, выделяющееся при горении, преобразует воду в пар, который затем отправляется в турбогенератор для производства электроэнергии.

Оставшаяся зола собирается и отправляется на свалку, где высокоэффективная система рукавной фильтрации улавливает твердые частицы. Когда поток газа проходит через эти фильтры, удаляется более 99 процентов твердых частиц. Уловленные частицы летучей золы попадают в бункеры (воронкообразные приемники) и транспортируются закрытой конвейерной системой к золоудалению. Затем они смачиваются для предотвращения образования пыли и смешиваются с золой из колосниковой решетки. Зольный остаток транспортируется в закрытое здание, где он загружается в крытые, герметичные грузовики и вывозится на свалку, предназначенную для защиты от загрязнения грунтовых вод.Остатки золы из печи могут быть переработаны для удаления металлолома, пригодного для вторичной переработки.

Начало страницы

Горючие технологии

Общие технологии сжигания ТБО включают установки массового сжигания, модульные системы и системы сжигания топлива из отходов.

Установки массового сжигания

Установки массового сжигания — наиболее распространенный тип установок сжигания в Соединенных Штатах. Отходы, используемые в качестве топлива для установки массового сжигания, могут или не могут быть отсортированы до того, как они попадут в камеру сгорания.Многие передовые муниципалитеты разделяют отходы на входе, чтобы сэкономить перерабатываемые продукты.

Установки массового сжигания сжигают ТБО в одной камере сгорания в условиях избытка воздуха. В системах сгорания избыточный воздух способствует перемешиванию и турбулентности, чтобы воздух мог достичь всех частей отходов. Это необходимо из-за непоследовательного характера твердых отходов. Большинство предприятий массового сжигания сжигают ТБО на наклонной подвижной решетке, которая вибрирует или движется иным образом, взбалтывая отходы и смешивая их с воздухом.

Модульные системы

Модульные системы сжигают необработанные смешанные ТБО. Они отличаются от установок массового сжигания тем, что намного меньше по размеру и портативны. Их можно перемещать с сайта на сайт.

Топливные системы, получаемые из отходов

Топливные системы, полученные из отходов, используют механические методы для измельчения поступающих ТБО, отделения негорючих материалов и производства горючей смеси, которая подходит в качестве топлива в специальной печи или в качестве дополнительного топлива в обычной котельной системе.

Начало страницы

История рекуперации энергии при сжигании

Первый мусоросжигательный завод в Соединенных Штатах был построен в 1885 году на острове Говернорс в Нью-Йорке, штат Нью-Йорк. К середине 20-го века в Соединенных Штатах работали сотни мусоросжигательных заводов, но мало что было известно об экологическом воздействии сбросов воды и выбросов в атмосферу от этих мусоросжигательных заводов до 1960-х годов. Когда в 1970 году вступил в силу Закон о чистом воздухе (CAA), существующие мусоросжигательные заводы столкнулись с новыми стандартами, которые запрещали неконтролируемое сжигание ТБО и устанавливали ограничения на выбросы твердых частиц.Объекты, на которых не было установлено оборудование, необходимое для выполнения требований CAA, закрылись.

Сжигание ТБО выросло в 1980-х годах. К началу 1990-х годов в Соединенных Штатах было сожжено более 15 процентов всех ТБО. Большинство установок для сжигания неопасных отходов к этому времени регенерировали энергию, и на них было установлено оборудование для борьбы с загрязнением. В связи с недавно признанными угрозами, создаваемыми выбросами ртути и диоксинов, EPA ввело в действие правила максимально достижимой технологии контроля (MACT) в 1990-х годах.В результате большинство существующих объектов пришлось дооснастить системами контроля загрязнения воздуха или закрыть

Начало страницы

Часто задаваемые вопросы по рекуперации энергии при сжигании

1. Сколько отходов сжигает Америка для рекуперации энергии?

В настоящее время в Соединенных Штатах насчитывается 75 предприятий, регенерирующих энергию от сжигания твердых бытовых отходов. Эти объекты существуют в 25 штатах, в основном на Северо-Востоке. Новый объект был построен в округе Палм-Бич, штат Флорида, в 2015 году.

Типичный завод по переработке отходов в энергию производит около 550 киловатт-часов (кВтч) энергии на тонну отходов. При средней цене в четыре цента за киловатт-час выручка с тонны твердых отходов часто составляет от 20 до 30 долларов. Для получения дополнительной информации прочтите Что лучше сжигать или закапывать отходы для получения чистой энергии? Выход

Начало страницы

2. Почему установки для сжигания ТБО не более распространены в США?

Согласно Отчету о продвижении устойчивого управления материальными ресурсами: факты и цифры, в 2017 году в США с помощью рекуперации энергии было сожжено более 34 миллионов тонн ТБО.

На сжигание

ТБО приходится небольшая часть обращения с отходами в США по нескольким причинам. Вообще говоря, регионы мира, где население густо, а земля ограничена (например, многие европейские страны, Япония), более широко применяют сжигание с рекуперацией энергии из-за нехватки места. Поскольку Соединенные Штаты занимают большую территорию, ограниченное пространство не было столь важным фактором при внедрении сжигания с рекуперацией энергии. Захоронение в США часто считается более жизнеспособным вариантом, особенно в краткосрочной перспективе, из-за низкой экономической стоимости строительства полигона ТБО по сравнению с установкой для сжигания ТБО.

Еще одним фактором медленных темпов роста сжигания ТБО в США является общественное сопротивление установкам. На этих объектах не всегда было оборудование для контроля выбросов в атмосферу, поэтому они приобрели репутацию предприятий с высоким уровнем загрязнения. Кроме того, многие общины не хотят, чтобы увеличившееся движение грузовиков или прилегание к каким-либо объектам, занимающимся переработкой бытовых отходов.

Кроме того, первоначальные деньги, необходимые для строительства установки для сжигания ТБО, могут быть значительными, а для полной реализации экономических выгод может потребоваться несколько лет.Для финансирования строительства нового завода обычно требуется не менее 100 миллионов долларов; более крупным растениям может потребоваться вдвое или втрое больше. Предприятия по сжиганию ТБО обычно взимают плату за чаевые с независимых подрядчиков, которые ежедневно вывозят отходы для возмещения затрат. Объекты также получают доход от коммунальных услуг после продажи электроэнергии, произведенной из отходов, в сеть. Возможный третий поток доходов для предприятий связан с продажей лома черных (чугуна) и цветных металлов, собранных из потока золы после сжигания.

Начало страницы

3. Что такое зола при горении и что с ней происходит?

Количество образующейся золы колеблется от 15-25 процентов (по весу) и от 5 до 15 процентов (по объему) от переработанных ТБО. Как правило, остатки сжигания ТБО состоят из двух типов материалов: летучей золы и зольного остатка. Летучая зола относится к мелким частицам, которые удаляются из дымовых газов, и включает остатки от других устройств контроля загрязнения воздуха, таких как скрубберы. Летучая зола обычно составляет 10-20 процентов от общей массы золы.Остальная зола от сжигания ТБО называется зольным остатком (80-90 процентов по весу). Основными химическими компонентами шлака являются кремнезем (песок и кварц), кальций, оксид железа и оксид алюминия. Зольный остаток обычно имеет влажность 22-62 процента по сухому весу. Химический состав золы варьируется в зависимости от исходного сырья ТБО и процесса сжигания. Зола, оставшаяся от процесса сжигания ТБО, отправляется на свалки. Посетите программу EPA Landfill Methane Outreach Program для получения дополнительной информации о том, как предприятия регенерируют энергию со свалок.

Начало страницы

4. Какие правила применяются к рекуперации энергии из отходов?

Рекуперация энергии из отходов играет важную роль в разработке устойчивой энергетической политики. EPA продолжает разрабатывать правила, поощряющие рекуперацию энергии из опасных материалов или материалов, которые в противном случае могли бы быть утилизированы как твердые отходы.

Идентификация неопасных материалов, являющихся твердыми отходами

Окончательное правило о неопасных вторичных материалах (NHSM) 2011 года в соответствии с Законом о сохранении и восстановлении ресурсов (RCRA) определяет, какие неопасные вторичные материалы являются или не являются твердыми отходами при сжигании в установках для сжигания.Это определяет, каким стандартам выбросов в соответствии с Законом о чистом воздухе должна соответствовать установка для сжигания.

Газификация

Газификация — это процесс преобразования любого материала, содержащего углерод, например угля, нефти или биомассы, в синтез-газ (синтез-газ), состоящий из водорода и монооксида углерода. Затем синтез-газ можно сжигать для производства электроэнергии или обрабатывать для получения автомобильного топлива. В рамках усилий EPA по продвижению гибких, инновационных способов преобразования отходов в энергию EPA завершило исключение из правил RCRA в отношении нефтесодержащих опасных отходов, образующихся на нефтеперерабатывающем заводе в январе 2008 года.Это исключение гарантирует, что газификация этих материалов будет иметь такой же регулирующий статус (т. Е. Исключена), как и другие нефтесодержащие опасные отходы, повторно вводимые в процесс переработки нефти.

Начало страницы

5. Считает ли EPA сжигание для рекуперации энергии минимизацией отходов?

Сведение к минимуму отходов, термин, используемый в статуте RCRA, определяется как включающий как сокращение источников, так и определенные виды экологически безопасной рециркуляции. Наивысшим приоритетом EPA является сокращение выбросов за счет сокращения количества источников.Однако, если это невозможно, экологически безопасная рециркуляция также является приоритетом Агентства.

Действия по переработке отходов, очень напоминающие традиционные операции по переработке отходов (например, сжигание для рекуперации энергии), не являются минимизацией отходов. Кроме того, обработка с целью уничтожения или захоронения не является частью минимизации отходов, а, скорее, является деятельностью, которая происходит после того, как возможности для минимизации отходов были реализованы.

Начало страницы

Energy Recovery — обзор

4.12.4.1 Теплота сгорания

Одной из возможностей рекуперации энергии из сточных вод является рекуперация тепла. Бытовые сточные воды представляют собой постоянно доступный круглый год источник тепла со сравнительно высокими температурами, в частности, с отдельными канализационными системами и низким содержанием инфильтрационной воды в канализацию. Тепло, содержащееся в сточных водах, можно использовать с помощью теплообменников и тепловых насосов. Теплообменники, установленные в канализации, передают тепло от сточных вод теплоносителю. Затем во втором теплообменнике, так называемом испарителе теплового насоса, тепло передается рабочей жидкости с более низкой температурой кипения.В результате подводимой энергии хладагент испаряется, а затем сжимается с использованием электроэнергии. При этом температура повышается до приемлемого уровня. В третьем теплообменнике, так называемом конденсаторе, пар отдает свое тепло отопительному контуру. Таким образом, сжатый хладагент снова сжижается. После расширения и охлаждения хладагента в расширительном клапане теплового насоса цикл хладагента запускается заново (Рисунок 8).

Рисунок 8. Принципиальная схема теплового насоса.

При таких установках в канализационной системе охлаждение обычно составляет 2–3 ° C. Например, с 45 м ³ (C · a) ⁻¹ и тепловой мощностью 1,163 Вт · ч (л · K) ⁻¹ примерно 105–157 кВт · ч (C · a) ⁻¹ производится.

Чтобы оценить целесообразность этого метода рекуперации тепла, важно учитывать соотношение между полезной тепловой мощностью и добавленной электрической мощностью. Эта характеристика называется КПД (КПД) и рассчитывается через КПД теплового насоса η _л.с. и — полученный из второго закона термодинамики — максимальный КПД (обратное значение КПД Карно):

COP = ηhp⋅Thot / Thot-Tcold

Принимая во внимание трение, потери давления, температурные градиенты во время теплопередачи и потери во время сжатия, можно принять коэффициент полезного действия теплового насоса приблизительно равным 0.45–0,5. В таблице 8 значения COP для температуры холодной воды 12 и 25 ° C соответственно и двух температур горячей воды, то есть 40 ° C для низкотемпературного отопительного контура и 65 ° C для водогрейного котла (номинальная температура > 60 ° C, из-за Legionella) сравниваются друг с другом.

Таблица 8. КПД тепловых насосов при различных условиях эксплуатации

40191

T _{холодный} / T _{горячий}	12 ° C	25 ° C
° С	5.6	10,4
65 ° C	3,2	4,2

Предполагая коэффициент полезного действия 50%, значения COP 5,6 и 3,2 соответственно для температуры холодной воды 12 ° C и 10,4 и 4,2 соответственно для температуры холодной воды 25 ° C. Например, коэффициент COP, равный 3,2, означает, что тепла доступно в 3,2 раза больше, чем необходимо обеспечить тепловому насосу электроэнергии. Это существенное преимущество по сравнению с электрическим водяным отоплением.Однако, принимая во внимание эффективность электростанции при выработке электроэнергии и потерях при передаче в энергосистеме, предполагая, что общий коэффициент полезного действия составляет примерно 30–35% для выработки и транспортировки / распределения электроэнергии, выделяется точно такое же количество тепловой энергии, как и в энергосистеме. случай прямого локального использования первичной энергии для отопления (3,2 × 0,3 = 98%). Если также учесть, что из-за колебаний температуры, образования биопленки на теплообменниках и т. Д. Фактический КПД (среднегодовое значение) ниже, чем указывает значение COP, становятся очевидными возможности и пределы рекуперации тепла из холодных сточных вод.

Однако таблица также показывает, что COP значительно выше для сточных вод (серых вод) с температурой 25 ° C. Это означает, что для достижения оптимальной рекуперации энергии процесс должен происходить как можно ближе к источнику горячей воды, например, за счет рекуперации тепла из серой воды рядом с ее источником. Следовательно, эффективная рекуперация тепла также требует предпочтительно децентрализованного использования генерируемого тепла, что сводит к минимуму потери энергии от генерируемой горячей воды на пути к потребителю.

В разделе 4.12.7 потенциал рекуперации тепла проиллюстрирован на примере полуцентрализованного центра снабжения и утилизации. Через теплообменник и тепловой насос утилизируется теплота сгорания (обработанной) серой воды, которая используется в качестве технической воды для смыва туалетов. Этот метод окупается вдвое. Рекуперация тепла эффективна, поскольку температура серой воды сравнительно высока, а дополнительный положительный эффект заключается в том, что при охлаждении технической воды возможность повторного заражения микробами значительно снижается.

При необходимости тепловые насосы также могут использоваться для подачи охлаждающей энергии вместо тепла. В этом случае тепло добавляется к сточной воде, а не отбирается от нее. Однако при равных температурных градиентах тепловые насосы более эффективны для обогрева, чем для охлаждения. Причина в том, что отработанное тепло компрессора можно использовать в режиме нагрева, но не в режиме охлаждения.

Рекуперация энергии из пластмасс | Энергия из отходов

Восстановление энергии

Для достижения экономических и экологических целей нашей страны Америке необходима комплексная энергетическая политика, основанная на разнообразных источниках энергии нашей страны, включая возобновляемые и альтернативные источники, такие как рекуперация энергии из пластмасс.

Справочная информация о политике

Учитывая потребность нашей страны контролировать затраты на энергию и повышать энергетическую безопасность, многие политики призывают к всеобъемлющей национальной энергетической политике, которая способствует развитию и развитию всех собственных энергетических ресурсов Америки — обычных и сланцевый природный газ, нефть, ветер, атомная энергия, солнечная энергия и т. д. — для диверсификации энергоснабжения.

Один источник энергии, получаемый из пластмасс, может еще больше расширить разнообразие энергоснабжения Америки.
Technologies сегодня может восстанавливать энергию, содержащуюся в пластмассах. Пластмассы обладают высоким содержанием энергии, которые могут быть преобразованы в электричество, синтетический газ, топливо и переработанное сырье для производства новых пластмасс и других продуктов химии.

Восстановление этой обильной энергии также снижает количество отходов, отправляемых на свалки и дополняет переработку пластмасс. Рекуперация энергии быстро рассматривается как еще один источник чистой или возобновляемой энергии.

Политика ACC

Энергетическая политика нашей страны должна использовать все источники энергии Америки, включая восстановление энергии из отходов, для продолжения создания инновационных продуктов и рабочих мест, в которых нуждается наша экономика, укрепления нашей экономики, повышения нашей энергетической безопасности и содействия устойчивому производству энергии.

Определения возобновляемой энергии следует расширить, включив в нее энергию, получаемую из неперерабатываемых пластиков.Многие государственные органы и законы — EPA, 24 штата, Закон об энергетической политике 2005 года — уже признают рекуперацию энергии как источник возобновляемой энергии.
Правила и разрешительные процедуры не должны препятствовать созданию новых мощностей по рекуперации энергии.

Узнайте о том, как стать членом ACC

Щелкните здесь, чтобы узнать больше об этой захватывающей возможности.

От пластиковых отходов к энергии

Подробнее о рекуперации энергии

В то время как показатели переработки пластмасс в США.С. продолжают увеличиваться, не все виды пластиковой упаковки подлежат переработке. Например, некоторые виды высокоэффективной пластиковой упаковки, изготовленной из комбинации смол, обычно несовместимы с существующей основной технологией переработки. Однако появляющиеся технологии рекуперации энергии позволяют инновационным производителям получать топливо из пластиковых отходов и разрабатывать новые исходные материалы для производства.

Благодаря сочетанию рециркуляции и преобразования энергии в США в 2013 году утилизировалось 27% использованных пластмасс.Ожидается, что рекуперация энергии будет расти, поскольку производители пластика поставили и работают над достижением агрессивных целей по повторному использованию, переработке и регенерации 100% пластиковой упаковки к 2040 году с промежуточными целями к 2030 году.

Циркулярная экономика для пластмасс

Электроэнергия дома и бизнеса с помощью пластиковых отходов

Топливо из пластиковых отходов сегодня используется в домах и на предприятиях. Углеводороды, из которых состоит большая часть пластиковой упаковки, являются источником энергии. Например, обычные пластиковые продукты общественного питания поставляют более 16 000 БТЕ (аналогично большой горелке на плите) на фунт на предприятии по переработке отходов в энергию.Это примерно в два раза больше энергии на фунт, чем угля. Вместо того, чтобы захоронить эту накопленную энергию на свалках, общины могут вернуть ее.

Посмотрите, как рециклинг и рекуперация энергии работают вместе в этом двустороннем подходе к отводу пластика со свалок в инфографике ниже.

Смотреть инфографику

Восстановление материалов для будущего

В 2015 году ведущие компании, участвующие в цепочке создания стоимости гибкой упаковки, предприняли попытку улучшить понимание того, как не вторично переработанные типы гибкой упаковки (например,g., многослойные мешочки) могут быть эффективно отсортированы для извлечения. Сотрудничество «Восстановление материалов для будущего» обнародовало результаты своих предварительных выводов в 2016 году. Узнайте больше.

Безопасность | Стеклянная дверь

Мы получаем подозрительную активность от вас или от кого-то, кто пользуется вашей интернет-сетью. Подождите, пока мы убедимся, что вы настоящий человек. Ваш контент появится в ближайшее время. Если вы продолжаете видеть это сообщение, напишите нам чтобы сообщить нам, что у вас проблемы.

Nous aider à garder Glassdoor sécurisée

Nous avons reçu des activités suspectes venant de quelqu’un utilisant votre réseau internet. Подвеска Veuillez Patient que nous vérifions que vous êtes une vraie personne. Вотре содержание apparaîtra bientôt. Si vous continuez à voir ce message, veuillez envoyer un электронная почта à pour nous informer du désagrément.

Unterstützen Sie uns beim Schutz von Glassdoor

Wir haben einige verdächtige Aktivitäten von Ihnen oder von jemandem, der in ihrem Интернет-Netzwerk angemeldet ist, festgestellt.Bitte warten Sie, während wir überprüfen, ob Sie ein Mensch und kein Bot sind. Ihr Inhalt wird в Kürze angezeigt. Wenn Sie weiterhin diese Meldung erhalten, informieren Sie uns darüber bitte по электронной почте: .

We hebben verdachte activiteiten waargenomen op Glassdoor van iemand of iemand die uw internet netwerk deelt. Een momentje geduld totdat, мы выяснили, что u daadwerkelijk een persoon bent. Uw bijdrage zal spoedig te zien zijn. Als u deze melding blijft zien, электронная почта: om ons te laten weten dat uw проблема zich nog steeds voordoet.

Hemos estado detectando actividad sospechosa tuya o de alguien con quien compare tu red de Internet. Эспера mientras verificamos que eres una persona real. Tu contenido se mostrará en breve. Si Continúas recibiendo este mensaje, envía un correo electrónico a para informarnos de que tienes problemas.

Hemos estado percibiendo actividad sospechosa de ti o de alguien con quien compare tu red de Internet. Эспера mientras verificamos que eres una persona real.Tu contenido se mostrará en breve. Si Continúas recibiendo este mensaje, envía un correo electrónico a para hacernos saber que estás teniendo problemas.

Temos Recebido algumas atividades suspeitas de voiceê ou de alguém que esteja usando a mesma rede. Aguarde enquanto confirmamos que Você é Uma Pessoa de Verdade. Сеу контексто апаресера эм бреве. Caso продолжить Recebendo esta mensagem, envie um email para пункт нет informar sobre o проблема.

Abbiamo notato alcune attività sospette da parte tua o di una persona che condivide la tua rete Internet.Attendi mentre verifichiamo Che sei una persona reale. Il tuo contenuto verrà visualizzato a breve. Secontini visualizzare questo messaggio, invia un’e-mail all’indirizzo per informarci del проблема.

Пожалуйста, включите куки и перезагрузите страницу.

Это автоматический процесс. Ваш браузер в ближайшее время перенаправит вас на запрошенный контент.

Подождите до 5 секунд…

Перенаправление…

Заводское обозначение: CF-102 / 64e709df0b507b63.

Рекуперация энергии | Энциклопедия.com

Фундаментальный факт об использовании энергии в современном обществе заключается в том, что огромные количества энергии теряются или расходуются впустую почти во всех областях и приложениях. Например, последовательность процессов, с помощью которых ядерная энергия используется для обогрева дома электричеством, приводит к потере около 85 процентов всей энергии, изначально хранящейся в уране , используемом в ядерном реакторе. Промышленность, коммунальные предприятия и частные лица могли бы использовать энергию гораздо более эффективно, если бы они могли найти способы восстановления и повторного использования энергии, которая теряется или тратится впустую.

Одним из таких подходов является когенерация , использование отработанного тепла для некоторых полезных целей. Например, завод может быть перепроектирован таким образом, чтобы пар, образующийся при его работе, можно было использовать для запуска турбины и выработки электроэнергии. Затем электроэнергию можно было использовать в другом месте на заводе или продавать энергетическим компаниям. Когенерация в промышленности может привести к экономии от 10 до 40 процентов энергии, которая в противном случае была бы потрачена впустую.

Когенерация может работать и в обратном направлении.Горячая вода, произведенная на коммунальном предприятии, может быть продана предприятиям, которые могут использовать ее для различных процессов. Были сделаны предложения использовать потерянное тепло от электростанций для выращивания цветов и овощей в теплицах, для нагрева воды для промысловых рыбных хозяйств и хозяйств по разведению моллюсков, а также для поддержания постоянных температур в складских помещениях. Общая энергоэффективность , полученная в результате этого совместного использования, намного выше, чем если бы воду коммунального предприятия просто выбросили.

Другой возможный метод рекуперации энергии — это производство или улавливание природного газа из биомассы .Например, когда органические материалы разлагаются естественным образом на свалке , одним из выбрасываемых продуктов является метан , основной компонент природного газа. Сбор метана на свалке — относительно простая процедура. В свалке просверливаются вертикальные отверстия и в них погружаются пористые трубы. Метан диффундирует в трубы и откачивается насосами. Например, система рекуперации на полигоне Fresh Kills на Статен-Айленде, штат Нью-Йорк, производит достаточно метана для отопления 10 000 домов.

Биомассу также можно обрабатывать различными способами для получения метана и других горючих материалов. Сточные воды, например, могут быть подвергнуты анаэробному сбраживанию , основным продуктом которого является метан. Пиролиз — это процесс, при котором органические отходы нагреваются до высоких температур в отсутствие кислорода. Продуктами этой реакции являются твердые, жидкие и газообразные углеводороды , состав которых аналогичен составу нефти и природного газа.Возможно, наиболее известным примером этого подхода является производство метанола из биомассы. При смешивании с бензином получается новое топливо бензин .

Энергия также может быть получена из биомассы просто путем сжигания . Отходы, оставшиеся после извлечения сахара из сахарного тростника, известные как жмых , долгое время использовались в качестве топлива для котлов, в которых происходит извлечение сахара. Сжигание мусора также использовалось в качестве источника энергии для самых разных целей, таких как отопление домов в Швеции, выработка электроэнергии для трамвая и метро в Милане, Италия, а также при эксплуатации опреснительной установки. в Хемпстеде, Лонг-Айленд.

Утилизация энергии, которая иначе была бы потеряна или растрачена, имеет второстепенное преимущество.

Разное