Super volano come dispositivo di accumulo di energia in auto, treni o in una casa privata

Da bambino avevo una piccola biblioteca di letteratura scientifica ed educativa. Qualcosa è rimasto ora ed è rilevante fino ad oggi. Ad esempio, le riviste "Young Technician". In uno dei libri c'era una descrizione di un sistema per accumulare l'energia cinetica di rotazione per un'auto.

Ho trovato il suo nome: N.V. Gulia "Alla ricerca di una capsula energetica". Un volano è stato installato nel camion nell'alloggiamento e durante la frenata, l'energia è stata trasferita per accelerare il volano e durante la guida da esso.

In epoca sovietica, questo argomento è stato affrontato dall'autore di quel libro, Nurbey Gulia:

Dal 1946 in Europa sono stati prodotti autobus giroscopici che immagazzinavano energia nei volani alle fermate:

Sviluppato dall'ingegnere Bjarne Storsand. Un volano del peso di 1,5 tonnellate ha sviluppato 3000 giri / min. Il chilometraggio del girobus era quindi fino a 6-10 km con una singola carica. Il tempo di ricarica è fino a 3 minuti. I girobus sono stati utilizzati sulle rotte urbane in Svizzera, Belgio e persino in Congo.

Il principio è simile alle moderne installazioni di veicoli ibridi. Ma in loro, l'accumulo di energia si verifica nella batteria e l'unità da loro - dal motore elettrico.

Nel corso degli anni, la scienza nei sistemi di immagazzinamento dell'energia meccanica è leggermente progredita. Sono stati sviluppati i super volani. Questi sono sistemi non con corpi di rivoluzione monolitici, che sono pericolosi se distrutti. E i super volani sono sistemi con avvolgimento di nastri, fibre o fili ad alta densità. In caso di possibile distruzione, non vi è alcuna parvenza di esplosione con la dispersione di parti e il sistema è rallentato dalle forze di attrito che sono sorte da piccole parti.

Naturalmente, per ridurre le forze di attrito, il volano ruota in un alloggiamento a depressione. L'ideale è l'utilizzo di cuscinetti realizzati con superconduttori ad alta temperatura. Ma questo aumenterà notevolmente i costi e sarà richiesto un consumo costante di energia per il raffreddamento.

Quanta energia puoi immagazzinare? Per i volani monolitici, questo valore 2,5 W * h / kg. Quanto sopra non funzionerà per motivi di sicurezza. Le forze centrifughe strappano qualsiasi metallo. La vera prestazione dei super volani nel nostro tempo: 450 W * h / kg. Ma in grafene super volani - fino a 1200 W * h / kg da modelli promettenti. Immagina, in 50 Kg il super volano può accumularsi fino a 60 kWh energia. Questo durerà fino a 400 km chilometraggio di una piccola automobile. Inoltre, l'efficienza della trasformazione del sistema spetta a 95-98%.

Per fare un confronto, le batterie agli ioni di litio hanno una densità di energia immagazzinata di 150 W * h / kg

Dove possono essere applicati questi super volani? Dove si verifica lo spegnimento dell'energia meccanica del movimento. Quelli. durante la frenata. Non dovrebbe essere speso per cancellare i pad, ma in tali unità. Automobili, treni, metropolitane (dove le frenate sono particolarmente frequenti). L'energia può essere immagazzinata durante la frenata e utilizzata durante l'accelerazione. Ciò consentirà di risparmiare almeno il 50% di energia.

L'uso in auto negli ingorghi è un'ottima soluzione. Quando si frena, il volano gira e quando si guida a basse velocità, il volano fa girare il generatore elettrico e alimenta il motore elettrico sull'asse automatico. Si scopre un'auto elettrica, ma con l'energia immagazzinata in un super volano.

Un'altra difficoltà è l'emergere dell'effetto giroscopico nel super volano. Può influire in curva. Quelli. il volano manterrà la posizione in cui è stato fatto girare. Il problema è risolto da una sospensione flottante, dove il volano rimane nella sua posizione sul telaio e il veicolo gira. Se la rotazione si verifica con lo stesso generatore in modalità motore elettrico, viene risolto anche il problema con l'azionamento su tale telaio.

Anche le trasmissioni su super volani possono essere utilizzate negli ascensori e nelle gru. Sì, e in una casa privata puoi anche usare tali sistemi. Ad esempio, hai pannelli solari. Durante il giorno, l'energia viene accumulata nel volano (tramite un azionamento elettrico) e la sera e di notte o nelle giornate nuvolose viene sprecata. Non sono necessarie batterie con una breve durata. Il sistema super volano può funzionare 20-30 anni. Oppure accumula energia di notte (a tariffa notturna) e riscalda la casa durante il giorno.

Per proteggere al massimo te stesso e la casa dalla distruzione, il sistema può essere installato in un anello di cemento sepolto nel terreno.

Qualcuno dirà che questa è tutta una teoria abbandonata e poiché la tecnologia ha molti difetti, non ha senso tornarci. Questo non è vero. Per più di 50 anni nei Paesi Bassi, i sistemi di accumulo di energia cinetica sono stati prodotti per l'alimentazione di backup in strutture critiche: militari, mediche, informazioni (data center).

Nel volano, che si trova al centro, tra il generatore diesel e il generatore elettrico, viene immagazzinata energia cinetica. Inoltre, la rotazione è mantenuta da un motore elettrico dalla rete. Quando l'alimentazione centrale è disattivata, l'installazione emette istantaneamente elettricità. Non ci sono pause per 15-30 secondi, necessari per avviare l'unità diesel e raggiungere la sua potenza nominale. L'edificio non è diseccitato per questi secondi.

Lo schema è altamente efficiente con potenze da 1 MW. Meno peso rispetto agli accumulatori su una batteria della stessa capacità. Durata del lavoro - fino a 30 anni (durante la manutenzione). Considerando che la batteria deve essere cambiata ogni 5-10 anni (fino a 5 milioni di. Costo di sostituzione RUB per tale potere). Facevamo tali installazioni. Questi ultimi sono stati installati a Baikonur. E ora gli olandesi sono i leader. Per 50 anni hanno stabilito 1600 tali unità cinetiche ridondanti.

Altri esempi:

Due centrali di stoccaggio sono operative in Canada dal 2015 5 MW ciascuno ognuno. Ognuno ha 5 super volani del peso di 3 tonnellate ciascuno. La loro velocità di rotazione è di 18 mila. rpm

C'è una spinta ancora più seria negli Stati Uniti:

In Pennsylvania, è installato un dispositivo di accumulo di energia solare ed eolica. 200 i super volani del peso totale di 2 tonnellate vengono immagazzinati 40 MW energia. E un progetto simile a New York (nella seconda diapositiva) sta già funzionando 9 anni.

A giudicare da questa foto, la NASA sta anche sviluppando sistemi compatti per immagazzinare l'energia cinetica:

Il super volano in fibra di carbonio può avere energia sufficiente per la vita di un piccolo satellite. Pensi che questa tecnologia abbia delle prospettive?

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