Super koło zamachowe jako urządzenie do magazynowania energii w samochodach, pociągach lub prywatnym domu

Jako dziecko miałem małą bibliotekę literatury naukowej i edukacyjnej. Coś z tego pozostało teraz i jest aktualne do dnia dzisiejszego. Na przykład magazyny „Młody technik”. W jednej z książek opisano system gromadzenia energii kinetycznej obrotu samochodu.

Znalazłem jej imię: N.V. Gulia „W poszukiwaniu kapsuły energetycznej”. W ciężarówce zamontowano koło zamachowe w obudowie i podczas hamowania przekazywana była energia w celu przyspieszenia koła zamachowego, a podczas jazdy - z niego.

W czasach radzieckich tym tematem zajął się autor tej książki, Nurbey Gulia:

Od 1946 roku w Europie produkuje się wiatrakowce, które magazynują energię w kołach zamachowych na przystankach:

Opracowany przez inżyniera Bjarne Storsanda. Koło zamachowe o wadze 1,5 tony rozwijało 3000 obrotów na minutę. Przebieg wiatrakowca na jednym ładowaniu wynosił wtedy do 6-10 km. Czas ładowania do 3 minut. Gyrobusy były używane na drogach miejskich w Szwajcarii, Belgii, a nawet w Kongo.

Zasada jest podobna do nowoczesnych instalacji pojazdów hybrydowych. Ale w nich gromadzenie energii następuje w akumulatorze, a napęd z nich pochodzi z silnika elektrycznego.

Z biegiem lat nauka w zakresie systemów magazynowania energii mechanicznej nieznacznie się rozwinęła. Opracowano super koła zamachowe. Są to systemy nie z monolitycznymi ciałami rewolucyjnymi, które po zniszczeniu są niebezpieczne. A super koła zamachowe to systemy z taśmą o dużej gęstości, uzwojeniem światłowodowym lub drutowym. W przypadku możliwego zniszczenia nie ma pozoru eksplozji z rozpraszaniem części, a system jest spowalniany przez siły tarcia, które powstały z małych części.

Oczywiście, aby zmniejszyć siły tarcia, koło zamachowe obraca się w obudowie próżniowej. Idealne jest użycie łożysk wykonanych z nadprzewodników wysokotemperaturowych. Ale to znacznie zwiększy koszty i wymagane jest stałe zużycie energii do chłodzenia.

Ile energii możesz zmagazynować? W przypadku monolitycznych kół zamachowych jest to wartość 2,5 W * h / kg. Powyższe nie będzie działać ze względów bezpieczeństwa. Siły odśrodkowe rozrywają każdy metal. Prawdziwe osiągi super kół zamachowych w naszych czasach: 450 W * h / kg. Ale w superkołach zamachowych z grafenu - do 1200 W * h / kg od obiecujących modeli. Wyobraź sobie, w 50 kg super koło zamachowe może się gromadzić do 60 kWh energia. To potrwa do 400 km przebieg małego samochodu. Co więcej, efektywność transformacji systemu zależy od 95-98%.

Dla porównania akumulatory litowo-jonowe mają zgromadzoną gęstość energii 150 W * h / kg

Gdzie można zastosować takie super koła zamachowe? Gdzie wygasa mechaniczna energia ruchu. Te. podczas hamowania. Nie należy go wydawać na kasowanie padów, ale w takich dyskach. Samochody, pociągi, pociągi metra (gdzie hamowanie jest szczególnie częste). Energia może być magazynowana podczas hamowania i wykorzystywana podczas przyspieszania. Pozwoli to zaoszczędzić co najmniej 50% energii.

Zastosowanie w samochodach w korkach to doskonałe rozwiązanie. Podczas hamowania koło zamachowe obraca się, a podczas jazdy z niską prędkością koło zamachowe obraca generator elektryczny i zasila silnik elektryczny na osi automatycznej. Okazuje się, że jest to samochód elektryczny, ale ze zmagazynowaną energią w super kole zamachowym.

Kolejną trudnością jest pojawiający się efekt żyroskopowy w super kole zamachowym. Może mieć wpływ na pokonywanie zakrętów. Te. koło zamachowe zachowa pozycję, w której zostało obrócone. Problem rozwiązuje zawieszenie pływające, w którym koło zamachowe pozostaje w swoim położeniu na ramie, a pojazd skręca. Jeśli wirowanie występuje z tym samym generatorem w trybie silnika elektrycznego, to rozwiązany jest również problem z napędem do takiej ramy.

W windach i dźwigach można również stosować napędy na super kołach zamachowych. Tak, aw prywatnym domu możesz również korzystać z takich systemów. Na przykład masz panele słoneczne. W ciągu dnia energia gromadzona jest w kole zamachowym (poprzez napęd elektryczny), a wieczorem i nocą lub w pochmurne dni jest marnowana. Nie potrzebujesz baterii o krótkiej żywotności. System super koła zamachowego może działać 20-30 lat. Lub gromadzić energię w nocy (według stawki nocnej) i ogrzewać dom w ciągu dnia.

Aby maksymalnie zabezpieczyć siebie i dom przed zniszczeniem - system można zamontować w betonowym pierścieniu zakopanym w ziemi.

Ktoś powie, że to wszystko porzucona teoria i ze względu na to, że technologia ma wiele niedociągnięć, nie ma sensu do niej wracać. To nie jest prawda. W Holandii od ponad 50 lat produkowane są systemy magazynowania energii kinetycznej do zasilania awaryjnego w obiektach krytycznych: wojskowych, medycznych, informacyjnych (centra danych).

W kole zamachowym, które znajduje się pośrodku - między generatorem diesla a generatorem elektrycznym, magazynowana jest energia kinetyczna. Ponadto silnik elektryczny zasilany z sieci utrzymuje rotację. Po wyłączeniu centralnego zasilania instalacja natychmiast oddaje prąd. Nie ma przerwy przez 15-30 sekund, które są niezbędne, aby uruchomić jednostkę wysokoprężną i osiągnąć jej moc znamionową. Budynek nie jest pozbawiony zasilania przez te sekundy.

Schemat jest bardzo wydajny przy mocach od 1 MW. Mniejsza waga w porównaniu z akumulatorami na baterii o tej samej pojemności. Okres pracy - do 30 lat (przy serwisowaniu). Natomiast bateria musi być wymieniana co 5-10 lat (do 5 mln. Koszt wymiany RUB dla takiej mocy). Robiliśmy takie instalacje. Te ostatnie zostały zainstalowane w Bajkonurze. A teraz Holendrzy są liderami. Za 50 lat ustalili 1600 takie nadmiarowe napędy kinetyczne.

Więcej przykładów:

Od 2015 roku w Kanadzie działają dwie elektrownie magazynowe 5 MW każdy każdy. Każdy ma 5 super kół zamachowych o wadze 3 tony. Ich prędkość obrotowa wynosi 18 tys. rpm

W USA jest jeszcze poważniejszy dysk:

W Pensylwanii zainstalowano urządzenie magazynujące energię słoneczną i wiatrową. 200 w sumie składowane są super koła zamachowe o masie 2 ton 40 MW energia. I podobny projekt w Nowym Jorku (na drugim slajdzie) już działa 9 lat.

Sądząc po tym zdjęciu, NASA opracowuje również kompaktowe systemy do przechowywania energii kinetycznej:

Super koło zamachowe z włókna węglowego może mieć wystarczającą ilość energii na życie małego satelity. Czy uważasz, że ta technologia ma jakieś perspektywy?

***

Subskrybuj do kanału, dodaj go do zakładek przeglądarki (Ctrl + D). Przed nami wiele interesujących informacji.