Σούπερ σφόνδυλος ως συσκευή αποθήκευσης ενέργειας σε αυτοκίνητα, τρένα ή σε ιδιωτική κατοικία

Ως παιδί, είχα μια μικρή βιβλιοθήκη επιστημονικής και εκπαιδευτικής βιβλιογραφίας. Κάτι από αυτό παρέμεινε τώρα και είναι σχετικό με αυτήν την ημέρα. Για παράδειγμα, τα περιοδικά "Young Technician". Σε ένα από τα βιβλία υπήρχε μια περιγραφή ενός συστήματος συσσώρευσης της κινητικής ενέργειας περιστροφής για ένα αυτοκίνητο.

Βρήκε το όνομά της: N.V. Gulia "Σε αναζήτηση κάψουλας ενέργειας." Ένας σφόνδυλος εγκαταστάθηκε στο φορτηγό στο περίβλημα και κατά το φρενάρισμα, μεταφέρθηκε ενέργεια για να επιταχυνθεί ο σφόνδυλος και κατά την οδήγηση - από αυτό.

Στη Σοβιετική εποχή, αυτό το θέμα εξετάστηκε από τον συγγραφέα αυτού του βιβλίου, Nurbey Gulia:

Από το 1946, κατασκευάζονται γυροσκόπια στην Ευρώπη, τα οποία αποθηκεύουν ενέργεια σε σφόνδυλους σε στάσεις:

Αναπτύχθηκε από τον μηχανικό Bjarne Storsand. Ένας σφόνδυλος βάρους 1,5 τόνων ανέπτυξε 3000 σ.α.λ. Το χιλιόμετρο του γύρο ήταν τότε έως και 6-10 χλμ με μία μόνο χρέωση. Ο χρόνος φόρτισης είναι έως 3 λεπτά. Τα γυροσκόπια χρησιμοποιήθηκαν σε αστικές διαδρομές στην Ελβετία, το Βέλγιο και ακόμη και στο Κονγκό.

Η αρχή είναι παρόμοια με τις σύγχρονες εγκαταστάσεις υβριδικών οχημάτων. Αλλά σε αυτά, η συσσώρευση ενέργειας συμβαίνει στην μπαταρία και η κίνηση από αυτές - από τον ηλεκτρικό κινητήρα.

Με τα χρόνια, η επιστήμη στα συστήματα αποθήκευσης μηχανικής ενέργειας έχει προχωρήσει ελαφρώς. Αναπτύχθηκαν σούπερ σφόνδυλοι. Αυτά είναι συστήματα όχι με μονολιθικά σώματα επανάστασης, τα οποία είναι επικίνδυνα όταν καταστρέφονται. Και οι σούπερ σφόνδυλοι είναι συστήματα με ταινία υψηλής πυκνότητας, ίνες ή περιέλιξη καλωδίων. Σε περίπτωση πιθανής καταστροφής, δεν υπάρχει καμία έκρηξη με τη διασπορά τμημάτων και το σύστημα επιβραδύνεται από τις δυνάμεις τριβής που έχουν προκύψει από μικρά μέρη.

Φυσικά, για τη μείωση των δυνάμεων τριβής, ο σφόνδυλος περιστρέφεται σε ένα περίβλημα κενού. Η χρήση ρουλεμάν από υπεραγωγούς υψηλής θερμοκρασίας είναι ιδανική. Αλλά αυτό θα αυξήσει σημαντικά το κόστος και απαιτείται συνεχής κατανάλωση ενέργειας για ψύξη.

Πόση ενέργεια μπορείτε να αποθηκεύσετε; Για μονολιθικά σφόνδυλα, αυτή η τιμή 2,5 W * h / kg. Τα παραπάνω δεν θα λειτουργήσουν για λόγους ασφαλείας. Οι φυγοκεντρικές δυνάμεις σχίζουν οποιοδήποτε μέταλλο. Η πραγματική απόδοση των σούπερ σφόνδυλων στην εποχή μας: 450 W * h / kg. Αλλά σε στρογγυλούς σφόνδυλους από γραφένιο - έως 1200 W * h / kg από πολλά υποσχόμενα μοντέλα. Φανταστείτε, στο 50 κιλά σούπερ σφόνδυλος μπορεί να συσσωρευτεί έως 60 kWh ενέργεια. Αυτό θα διαρκέσει μέχρι 400 χλμ χιλιόμετρα ενός μικρού αυτοκινήτου. Επιπλέον, η απόδοση του μετασχηματισμού του συστήματος εξαρτάται από 95-98%.

Για σύγκριση, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου έχουν αποθηκευμένη ενεργειακή πυκνότητα 150 W * h / kg

Πού μπορούν να εφαρμοστούν τέτοια σούπερ σφόνδυλοι; Όπου συμβαίνει η κατάσβεση της μηχανικής ενέργειας κίνησης. Εκείνοι. κατά το φρενάρισμα. Δεν πρέπει να δαπανηθεί για τη διαγραφή των μαξιλαριών, αλλά σε τέτοιες μονάδες. Αυτοκίνητα, τρένα, τρένα μετρό (όπου το φρενάρισμα είναι ιδιαίτερα συχνό). Η ενέργεια μπορεί να αποθηκευτεί κατά το φρενάρισμα και να χρησιμοποιηθεί κατά την επιτάχυνση. Αυτό θα εξοικονομήσει τουλάχιστον 50% ενέργεια.

Η χρήση σε αυτοκίνητα σε μποτιλιαρίσματα είναι μια εξαιρετική λύση. Όταν φρενάρετε, ο σφόνδυλος περιστρέφεται και όταν οδηγείτε σε χαμηλές ταχύτητες, ο σφόνδυλος περιστρέφει την ηλεκτρική γεννήτρια και τροφοδοτεί τον ηλεκτρικό κινητήρα στον άξονα του αυτοκινήτου. Αποδεικνύεται ηλεκτρικό αυτοκίνητο, αλλά με αποθηκευμένη ενέργεια σε σούπερ σφόνδυλο.

Μια άλλη δυσκολία είναι το αναδυόμενο γυροσκοπικό αποτέλεσμα στο σούπερ σφόνδυλο. Μπορεί να επηρεάσει κατά τη στροφή. Εκείνοι. ο σφόνδυλος θα διατηρήσει τη θέση στην οποία περιστράφηκε. Το ζήτημα επιλύεται με μια πλωτή ανάρτηση, όπου ο σφόνδυλος παραμένει στη θέση του στο πλαίσιο και το όχημα στρέφεται. Εάν η περιστροφή συμβαίνει με την ίδια γεννήτρια στη λειτουργία ηλεκτροκινητήρα, τότε επιλύεται επίσης το πρόβλημα με τη μονάδα δίσκου σε ένα τέτοιο πλαίσιο.

Επίσης, οι δίσκοι με σούπερ σφόνδυλοι μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε ανελκυστήρες και γερανούς. Ναι, και σε μια ιδιωτική κατοικία, μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε τέτοια συστήματα. Για παράδειγμα, έχετε ηλιακούς συλλέκτες. Κατά τη διάρκεια της ημέρας, η ενέργεια συσσωρεύεται στο σφόνδυλο (μέσω ηλεκτρικής κίνησης) και το βράδυ και τη νύχτα ή σε συννεφιασμένες ημέρες, σπαταλάται. Δεν χρειάζεται μπαταρία που έχει μικρή διάρκεια ζωής. Το σύστημα σούπερ σφόνδυλου μπορεί να λειτουργήσει 20-30 ετών. Ή συσσωρεύστε ενέργεια τη νύχτα (με ρυθμό νύχτας) και θερμάνετε το σπίτι κατά τη διάρκεια της ημέρας.

Για τη μέγιστη προστασία του εαυτού σας και του σπιτιού από την καταστροφή - το σύστημα μπορεί να εγκατασταθεί σε ένα δακτύλιο από μπετόν θαμμένο στο έδαφος.

Κάποιος θα πει ότι αυτή είναι μια εγκαταλελειμμένη θεωρία και λόγω του γεγονότος ότι η τεχνολογία έχει πολλά μειονεκτήματα, δεν έχει νόημα να επιστρέψουμε σε αυτήν. Αυτό δεν είναι αληθινό. Για περισσότερα από 50 χρόνια στις Κάτω Χώρες, έχουν δημιουργηθεί συστήματα αποθήκευσης κινητικής ενέργειας για εφεδρική τροφοδοσία σε κρίσιμες εγκαταστάσεις: στρατιωτικές, ιατρικές, πληροφορίες (κέντρα δεδομένων).

Στο σφόνδυλο, που βρίσκεται στο κέντρο - μεταξύ της γεννήτριας ντίζελ και της ηλεκτρικής γεννήτριας, αποθηκεύεται κινητική ενέργεια. Περαιτέρω, η περιστροφή διατηρείται από έναν ηλεκτροκινητήρα από το δίκτυο. Όταν το κεντρικό τροφοδοτικό είναι απενεργοποιημένο, η εγκατάσταση τροφοδοτεί αμέσως ηλεκτρικό ρεύμα. Δεν υπάρχει παύση για 15-30 δευτερόλεπτα, τα οποία είναι απαραίτητα για την εκκίνηση της μονάδας ντίζελ και την επίτευξη της ονομαστικής ισχύος. Το κτίριο δεν απενεργοποιείται για αυτά τα δευτερόλεπτα.

Το σύστημα είναι πολύ αποδοτικό σε ισχύ από 1 MW. Λιγότερο βάρος σε σύγκριση με συσσωρευτές με μπαταρία ίδιας χωρητικότητας. Διάρκεια εργασίας - έως 30 χρόνια (κατά τη συντήρηση). Ενώ η μπαταρία πρέπει να αλλάζει κάθε 5-10 χρόνια (έως 5 εκατομμύρια. Κόστος αντικατάστασης RUB για τέτοια ισχύ). Κάναμε τέτοιες εγκαταστάσεις. Τα τελευταία εγκαταστάθηκαν στο Baikonur. Και τώρα οι Ολλανδοί είναι οι ηγέτες. Ανά 50 χρόνια ίδρυσαν 1600 τέτοιες περιττές κινητικές μονάδες.

Περισσότερα παραδείγματα:

Δύο σταθμοί παραγωγής ενέργειας λειτουργούν στον Καναδά από το 2015 5 MW το καθένα ο καθένας. Το καθένα έχει 5 σούπερ σφόνδυλους που ζυγίζουν 3 τόνους το καθένα. Η ταχύτητα περιστροφής τους είναι 18 χιλιάδες. σ.α.λ.

Υπάρχει μια ακόμη πιο σοβαρή κίνηση στις ΗΠΑ:

Στην Πενσυλβάνια, έχει εγκατασταθεί μια συσκευή αποθήκευσης ηλιακής και αιολικής ενέργειας. 200 Σούπερ σφόνδυλοι βάρους 2 τόνων αποθηκεύονται συνολικά 40 MW ενέργεια. Και ένα παρόμοιο έργο στη Νέα Υόρκη (στη δεύτερη διαφάνεια) λειτουργεί ήδη 9 χρόνια.

Κρίνοντας από αυτήν τη φωτογραφία, η NASA αναπτύσσει επίσης συμπαγή συστήματα αποθήκευσης κινητικής ενέργειας:

Το σπογγώδες ίχνος άνθρακα μπορεί να έχει αρκετή ενέργεια για τη ζωή ενός μικρού δορυφόρου. Πιστεύετε ότι αυτή η τεχνολογία έχει προοπτικές;

***

Εγγραφείτε στο κανάλι, προσθέστε το στους σελιδοδείκτες του προγράμματος περιήγησής σας (Ctrl + D). Υπάρχουν πολλές ενδιαφέρουσες πληροφορίες μπροστά.