science >> Wetenschap >  >> Natuur

Wat zijn alle verschillende manieren om energie op te slaan, naast het gebruik van oplaadbare batterijen?

De mens is al heel lang op zoek naar een goede manier om energie op te slaan. Een van de belangrijkste dingen die elektrische auto's hebben tegengehouden, is batterijtechnologie -- als je batterijen vergelijkt met benzine, de verschillen zijn enorm. Bijvoorbeeld, een typische elektrische auto kan 1, 000 pond (454 kg) loodzuuraccu's. Die batterijen hebben enkele uren nodig om op te laden, en zou de auto een bereik van 100 mijl (160 km) kunnen geven. Twee of 3 gallons benzine geven hetzelfde bereik, weegt minder dan 30 pond (13 kg), en je kunt in ongeveer een minuut zoveel benzine pompen.

Hier is een lijst met andere technologieën die mensen vaak gebruiken om energie op te slaan. Sommige hiervan werken in een elektrische auto, terwijl andere beter zijn voor stationaire toepassingen:

  • Een van de oudste technieken die mensen hebben gebruikt, is de vallend gewicht . Je tilt het gewicht op om de energie erin op te slaan en laat het gewicht vallen om de energie eruit te halen. Veel staande klokken en koekoeksklokken gebruiken deze techniek. Door het touwtje dat aan de gewichten is bevestigd door een tandwieltrein te laten lopen, u kunt een zwaar gewicht gebruiken en het gedurende een lange periode laten vallen. (Zie hoe slingerklokken werken.) Deze aanpak werkt niet erg goed in een elektrische auto, maar het heeft honderden jaren goed gewerkt in klokken.
  • Veel energiecentrales gebruiken de "vallend gewicht"-benadering in de vorm van: water . Het water wordt 's nachts omhoog gepompt naar een meer als de energiecentrale overcapaciteit heeft. Tijdens drukke perioden overdag, het water stroomt door een turbine op weg naar beneden naar een lager gelegen meer. (Zie hoe waterkrachtcentrales werken.)
  • Een andere manier om energie op te slaan is in een of andere vorm van herhaalbare mechanische vervorming . Dit is het idee achter een veer die wordt gebruikt in een opwindklok of een rubberen band die wordt gebruikt in een opwindvliegtuig. Je slaat de energie op door het materiaal te buigen (vervormen) in een veer, en het materiaal geeft de energie vrij als het terugkeert naar zijn oorspronkelijke vorm. Op de schaal van een auto, deze technologie heeft problemen vanwege het gewicht van de veer, maar op kleinere schalen (zoals een polshorloge) werkt het prima. Zie ook deze pagina voor een interessant voorbeeld.
  • De natuur slaat al heel lang energie op, en als je er zo over wilt nadenken, benzine is echt een vorm van opgeslagen energie. Planten absorberen zonlicht en zetten het om in koolhydraten (zie Hoe voedsel werkt voor een bespreking van koolhydraten). Gedurende miljoenen jaren, deze koolhydraten kunnen in olie of steenkool veranderen. Op een meer menselijke tijdschaal, we verbranden hout (wat een koolhydraat is) om opgeslagen energie vrij te maken, of verander maïs in alcohol en verbrand de alcohol.
  • Een andere techniek die de natuur gebruikt om energie op te slaan is: vet , die velen van ons op een persoonlijke manier kennen. Het is interessant om na te denken over een auto die op de een of andere manier gras of een ander koolhydraat eet en opslaat als vet!
  • Je kunt energie nemen en water splitsen in waterstof- en zuurstofatomen met behulp van elektrolyse . Door de waterstof en zuurstof in tanks op te slaan, je kunt later energie creëren door het te verbranden, of (efficiënter) door het door een brandstofcel (zie Hoe brandstofcellen werken).
  • Je kunt de energie gebruiken om een vliegwiel en later de energie extraheren door het vliegwiel te gebruiken om een ​​generator te laten draaien. Dit patent bevat veel informatie.
  • U kunt opslaan warmte de warmte direct en later omzetten in een andere vorm van energie, zoals elektriciteit. Op deze pagina worden enkele experimenten van NASA op dit gebied besproken.
  • Je kunt gebruiken perslucht energie op te slaan. Speelgoed zoals de Air Hog slaan op deze manier energie op. Door gassen zoals stikstof voldoende te comprimeren, ontstaat vloeibare stikstof, en deze pagina vertelt hoe je vloeibare stikstof kunt gebruiken om een ​​auto van stroom te voorzien.
  • Een van de nieuwe technologieën die in de toekomst beschikbaar kunnen komen, is: antimaterie . Als je normale materie combineert met antimaterie, je krijgt energie. Je slaat de energie op door de antimaterie te creëren. Deze pagina vertelt er een beetje over.

Direct, geen van deze technieken kan een kaars (een andere vorm van opgeslagen energie!) houden aan benzine in de gemakszin. Brandstofcellen die methanol gebruiken lijken op dit moment de naaste concurrent te zijn, en zal waarschijnlijk in de komende jaren beschikbaar komen voor het grote publiek.

Deze links helpen u meer te weten te komen:

  • Hoe batterijen werken
  • Hoe benzine werkt
  • Hoe de waterstofeconomie werkt
  • Hoe brandstofcellen werken
  • Hoe zonnecellen werken
  • Hoe waterkrachtcentrales werken
  • Hoe hybride auto's werken
  • Hoe elektrische auto's werken
  • Hoe Fusion Propulsion zal werken
  • Hoe antimaterie-ruimtevaartuigen zullen werken
  • Veelgestelde vragen:kinetische energieopslag
  • Energie opslag
  • Vooruitgang in energieopslagsystemen met vliegwiel
  • octrooi #5, 124, 605:Op vliegwiel gebaseerde methoden en apparaten voor energieopslag
  • Universiteit van Washington:auto op vloeibare stikstof