Super svänghjul som en energilagringsenhet i bilar, tåg eller ett privat hus

Som barn hade jag ett litet bibliotek med vetenskaplig och pedagogisk litteratur. Något av det förblev nu och är relevant till denna dag. Till exempel tidningarna "Young Technician". I en av böckerna fanns en beskrivning av ett system för ackumulering av den kinetiska rotationsenergin för en bil.

Hittade hennes namn: N.V. Gulia "På jakt efter en energikapsel." Ett svänghjul installerades i lastbilen i huset och vid bromsning överfördes energi för att påskynda svänghjulet och vid körning - från det.

Under sovjetiska tider behandlades detta ämne av författaren till den boken, Nurbey Gulia:

Sedan 1946 har gyrobussar tillverkats i Europa, som lagrade energi i svänghjul vid hållplatser:

Utvecklad av ingenjör Bjarne Storsand. Ett svänghjul som väger 1,5 ton utvecklade 3000 rpm. Körsträckan för gyrobus var då upp till 6-10 km på en enda laddning. Laddningstiden är upp till 3 minuter. Gyrobus användes på stadsrutter i Schweiz, Belgien och till och med i Kongo.

Principen liknar moderna hybridfordoninstallationer. Men i dem sker ackumulering av energi i batteriet och enheten från dem - från elmotorn.

Under åren har vetenskapen inom mekaniska energilagringssystem utvecklats något. Super svänghjul utvecklades. Detta är system som inte har monolitiska revolutionskroppar, som är farliga när de förstörs. Och super svänghjul är system med tejp med hög densitet, fiber eller trådlindning. I händelse av möjlig förstörelse finns det ingen sken av en explosion med spridning av delar, och systemet saktas ner av friktionskrafterna som har uppstått från små delar.

För att minska friktionskrafterna roterar naturligtvis svänghjulet i ett vakuumhus. Användningen av lager av superledare med hög temperatur är perfekt. Men detta kommer att öka kostnaden kraftigt och en konstant energiförbrukning för kylning krävs.

Hur mycket energi kan du lagra? För monolitiska svänghjul är detta värde 2,5 W * h / kg. Ovanstående fungerar inte av säkerhetsskäl. Centrifugalkrafter riva metall. Den verkliga prestandan hos supersvänghjul i vår tid: 450 W * h / kg. Men i grafen super svänghjul - upp till 1200 W * h / kg från lovande modeller. Föreställ dig, i 50 kg super svänghjul kan ackumuleras upp till 60 kWh energi. Detta kommer att pågå till 400 km körsträcka för en liten bil. Dessutom är effektiviteten i systemtransformationen upp till 95-98%.

Som jämförelse har litiumjonbatterier en lagrad energitäthet på 150 W * h / kg

Var kan sådana supersvänghjul appliceras? Där släckningen av rörelsens mekaniska energi sker. De där. vid bromsning. Det bör inte spenderas på att radera dynorna, utan på sådana enheter. Bilar, tåg, tunnelbanetåg (där bromsning är särskilt frekvent). Energi kan lagras under bromsning och användas under acceleration. Detta sparar minst 50% energi.

Användning i bilar i trafikstockningar är en utmärkt lösning. Vid bromsning snurrar svänghjulet och vid låg hastighet snurrar svänghjulet elgeneratorn och den matar elmotorn på autoaxeln. Det visar sig vara en elbil, men med lagrad energi i ett super svänghjul.

En annan svårighet är den framväxande gyroskopiska effekten i supersvänghjulet. Det kan påverka vid kurvtagning. De där. svänghjulet kommer att bibehålla den position där det snurades. Problemet löses med en flytande upphängning där svänghjulet förblir i sin position på ramen och fordonet svänger. Om snurrningen sker med samma generator i elmotormodet, löses också problemet med enheten till en sådan ram.

Drivenheter på supersvänghjul kan också användas i hissar och kranar. Ja, och i ett privat hus kan du också använda sådana system. Till exempel har du solpaneler. Under dagen ackumuleras energi i svänghjulet (genom en elektrisk drivenhet) och på kvällen och på natten eller på molniga dagar slösas den bort. Inget behov av batterier med kort livslängd. Supersvänghjulssystemet kan fungera 20-30 år gammal. Eller samla energi på natten (vid natthastighet) och värma huset under dagen.

För att maximalt skydda dig själv och huset från förstörelse - kan systemet installeras i en betongring nedgrävd i marken.

Någon kommer att säga att allt detta är en övergiven teori och på grund av det faktum att tekniken har många brister är det ingen mening att återvända till den. Det är inte sant. I mer än 50 år i Nederländerna har kinetiska energilagringssystem producerats för reservkraftförsörjning vid kritiska anläggningar: militär, medicinsk, information (datacenter).

I svänghjulet, som ligger i mitten - mellan dieselgeneratorn och den elektriska generatorn, lagras kinetisk energi. Vidare upprätthålls rotation av en elmotor från elnätet. När den centrala strömförsörjningen stängs av ger installationen direkt el. Det är ingen paus i 15-30 sekunder, vilket är nödvändigt för att starta dieselenheten och nå sin nominella effekt. Byggnaden är inte strömlös under dessa sekunder.

Systemet är mycket effektivt vid kraft från 1 MW. Mindre vikt jämfört med ackumulatorer på ett batteri med samma effekt. Arbetstid - upp till 30 år (vid service). Medan batteriet måste bytas vart 5-10 år (upp till 5 miljoner. RUB-ersättningskostnad för sådan kraft). Vi brukade göra sådana installationer. De senare installerades vid Baikonur. Och nu är holländarna ledare. Per 50 år de etablerade 1600 sådana överflödiga kinetiska enheter.

Fler exempel:

Två lagringskraftverk har varit verksamma i Kanada sedan 2015 5 MW vardera varenda en. Var och en har 5 supersvänghjul som väger 3 ton vardera. Deras rotationshastighet är 18 tusen. varv / min

Det finns en ännu allvarligare enhet i USA:

I Pennsylvania har en solenergilagringsenhet och vindkraftverk installerats. 200 super svänghjul som väger 2 ton lagras totalt 40 MW energi. Och ett liknande projekt i New York (på den andra bilden) fungerar redan 9 år.

Att döma av detta foto utvecklar NASA också kompakta system för lagring av kinetisk energi:

Super-svänghjulet i kolfiber kan ha tillräckligt med energi under en liten satellits livslängd. Tror du att den här tekniken har några framtidsutsikter?

***

Prenumerera till kanalen, lägg till den i dina webbläsares bokmärken (Ctrl + D). Det finns mycket intressant information framöver.