Quali sono tutti i diversi modi per immagazzinare energia oltre all'utilizzo di batterie ricaricabili?
Gli esseri umani hanno cercato per molto tempo un buon modo per immagazzinare energia. Una delle cose principali che ha ostacolato le auto elettriche è la tecnologia delle batterie:quando si confrontano le batterie con la benzina, le differenze sono enormi. Per esempio, una tipica auto elettrica potrebbe trasportare 1, 000 libbre (454 kg) di batterie al piombo. Quelle batterie impiegano diverse ore per ricaricarsi, e potrebbe dare all'auto un'autonomia di 100 miglia (160 km). Due o 3 galloni di benzina danno la stessa autonomia, pesare meno di 30 libbre (13 kg), e puoi pompare così tanta benzina in circa un minuto.
Ecco un elenco di altre tecnologie che le persone usano comunemente per immagazzinare energia. Alcuni di questi funzionano in un'auto elettrica, mentre altri sono migliori per le applicazioni fisse:
- Una delle tecniche più antiche che le persone hanno usato è il peso che cade . Alzi il peso per immagazzinare l'energia in esso e poi lasci cadere il peso per estrarre l'energia. Molti orologi a pendolo e a cucù utilizzano questa tecnica. Facendo scorrere la corda attaccata ai pesi attraverso un treno di ingranaggi, puoi usare un peso pesante e lasciarlo cadere per un lungo periodo di tempo. (Vedi Come funzionano gli orologi a pendolo.) Questo approccio non funziona molto bene in un'auto elettrica, ma ha funzionato bene negli orologi per centinaia di anni.
- Molte centrali elettriche utilizzano l'approccio "caduta di peso" sotto forma di acqua . L'acqua viene pompata in salita in un lago di notte quando la centrale ha una capacità in eccesso. Durante i periodi diurni ad alta richiesta, l'acqua scorre attraverso una turbina nel suo percorso in discesa verso un lago inferiore. (Vedi come funzionano le centrali idroelettriche.)
- Un altro modo per immagazzinare energia è in qualche forma di deformazione meccanica ripetibile . Questa è l'idea alla base di una molla utilizzata in un orologio a carica o di un elastico utilizzato in un aeroplano a carica manuale. Immagazzini l'energia piegando (deformando) il materiale in una molla, e il materiale rilascia l'energia mentre ritorna alla sua forma originale. Alla scala di un'auto, questa tecnologia ha problemi a causa del peso della molla, ma su scale più piccole (come un orologio da polso) funziona alla grande. Vedi anche questa pagina per un esempio interessante.
- La natura ha immagazzinato energia per molto tempo, e se vuoi pensarla così, la benzina è davvero una forma di energia immagazzinata. Le piante assorbono la luce del sole e la trasformano in carboidrati (vedi How Food Works per una discussione sui carboidrati). Nel corso di milioni di anni, questi carboidrati possono trasformarsi in petrolio o carbone. Su una scala temporale più umana, bruciamo la legna (che è un carboidrato) per liberare l'energia immagazzinata, o trasformare il mais in alcol e bruciare l'alcol.
- Un'altra tecnica che la natura usa per immagazzinare energia è Grasso , che molti di noi conoscono in modo personale. È interessante pensare a un'auto che in qualche modo mangia erba o altri carboidrati e li immagazzina come grasso!
- Puoi prendere energia e dividere l'acqua nei suoi atomi di idrogeno e ossigeno usando elettrolisi . Immagazzinando l'idrogeno e l'ossigeno in serbatoi, puoi in seguito creare energia bruciandola, o (in modo più efficiente) eseguendolo attraverso a cella a combustibile (vedi Come funzionano le celle a combustibile).
- Puoi usare l'energia per girare a volano e poi estrarre l'energia usando il volano per far funzionare un generatore. Questo brevetto contiene molte informazioni.
- Puoi conservare calore convertire direttamente e successivamente il calore in un'altra forma di energia come l'elettricità. Questa pagina discute alcuni degli esperimenti della NASA in quest'area.
- Puoi usare aria compressa per immagazzinare energia. Giocattoli come l'Air Hog immagazzinano energia in questo modo. La compressione di gas come l'azoto produce abbastanza azoto liquido, e questa pagina parla di come puoi usare l'azoto liquido per alimentare un'auto.
- Una delle nuove tecnologie che potrebbero essere disponibili in futuro prevede antimateria . Quando combini la materia normale con l'antimateria, ottieni energia. Immagazzini l'energia creando l'antimateria. Questa pagina ne parla un po'.
Proprio adesso, nessuna di queste tecniche può reggere una candela (un'altra forma di energia immagazzinata!) alla benzina nel senso di convenienza. Le celle a combustibile che utilizzano metanolo sembrano essere il concorrente più vicino in questo momento, e sarà probabilmente disponibile al grande pubblico nei prossimi anni.
Questi link ti aiuteranno a saperne di più:
- Come funzionano le batterie
- Come funziona la benzina
- Come funziona l'economia dell'idrogeno
- Come funzionano le celle a combustibile
- Come funzionano le celle solari
- Come funzionano le centrali idroelettriche
- Come funzionano le auto ibride
- Come funzionano le auto elettriche
- Come funzionerà la propulsione a fusione?
- Come funzionerà la navicella spaziale ad antimateria?
- Domande frequenti:accumulo di energia cinetica
- Stoccaggio di energia
- Progressi nei sistemi di accumulo di energia a volano
- Brevetto n. 5, 124, 605:Metodi e apparati per l'accumulo di energia basati sul volano
- Università di Washington:auto alimentata ad azoto liquido