Super vliegwiel als energieopslagapparaat in auto's, treinen of een woonhuis

Als kind had ik een kleine bibliotheek met wetenschappelijke en educatieve literatuur. Iets daarvan is nu gebleven en is relevant tot op de dag van vandaag. Bijvoorbeeld de tijdschriften "Young Technician". In een van de boeken stond een beschrijving van een systeem voor het accumuleren van de kinetische rotatie-energie van een auto.

Vond haar naam: N.V. Gulia "Op zoek naar een energiecapsule." Een vliegwiel werd in de vrachtwagen in de behuizing geïnstalleerd en tijdens het remmen werd energie overgedragen om het vliegwiel te versnellen en tijdens het rijden - ervan.

In de Sovjettijd werd dit onderwerp behandeld door de auteur van dat boek, Nurbey Gulia:

Sinds 1946 worden er in Europa gyrobussen gemaakt die energie opsloegen in vliegwielen bij haltes:

Ontwikkeld door ingenieur Bjarne Storsand. Een vliegwiel met een gewicht van 1,5 ton ontwikkelde 3000 tpm. De kilometerstand van de gyrobus was toen tot 6-10 km op een enkele lading. De oplaadtijd is maximaal 3 minuten. Gyrobussen werden gebruikt op stedelijke routes in Zwitserland, België en zelfs in Congo.

Het principe is vergelijkbaar met moderne hybride voertuiginstallaties. Maar in hen vindt de accumulatie van energie plaats in de batterij en de aandrijving ervan - van de elektromotor.

In de loop der jaren is de wetenschap op het gebied van mechanische energieopslagsystemen enigszins vooruitgegaan. Er werden supervliegwielen ontwikkeld. Dit zijn systemen zonder monolithische revolutielichamen, die gevaarlijk zijn als ze worden vernietigd. En supervliegwielen zijn systemen met tape met hoge dichtheid, vezel- of draadwikkeling. Bij mogelijke vernieling is er geen sprake van een explosie met verstrooiing van onderdelen en wordt het systeem vertraagd door de wrijvingskrachten die zijn ontstaan ​​door kleine onderdelen.

Om wrijvingskrachten te verminderen, draait het vliegwiel natuurlijk in een vacuümbehuizing. Het gebruik van lagers gemaakt van hoge temperatuur supergeleiders is ideaal. Maar dit zal de kosten aanzienlijk verhogen en er is een constant energieverbruik voor koeling vereist.

Hoeveel energie kun je opslaan? Voor monolithische vliegwielen is deze waarde 2,5 W * uur / kg. Het bovenstaande werkt om veiligheidsredenen niet. Middelpuntvliedende krachten scheuren elk metaal. De echte prestaties van supervliegwielen in onze tijd: 450 W * uur / kg. Maar in grafeen super vliegwielen - tot 1200 W * uur / kg van veelbelovende modellen. Stel je voor, in 50 kg super vliegwiel kan ophopen tot 60 kWh energie. Dit duurt tot 400 km kilometerstand van een kleine auto. Bovendien is de efficiëntie van de systeemtransformatie aan 95-98%.

Ter vergelijking: lithium-ionbatterijen hebben een opgeslagen energiedichtheid van 150 W * h / kg

Waar kunnen dergelijke supervliegwielen worden toegepast? Waar het uitdoven van de mechanische bewegingsenergie plaatsvindt. Die. bij het remmen. Het moet niet worden besteed aan het wissen van de pads, maar aan dergelijke schijven. Auto's, treinen, metro's (waar vooral veel geremd wordt). Energie kan tijdens het remmen worden opgeslagen en tijdens accelereren worden gebruikt. Hiermee wordt minimaal 50% energie bespaard.

Gebruik in auto's in files is een uitstekende oplossing. Bij het remmen draait het vliegwiel en bij lage snelheden laat het vliegwiel de elektrische generator draaien en voedt het de elektromotor op de auto-as. Het blijkt een elektrische auto te zijn, maar met opgeslagen energie in een supervliegwiel.

Een andere moeilijkheid is het opkomende gyroscopische effect in het supervliegwiel. Het kan van invloed zijn in bochten. Die. het vliegwiel handhaaft de positie waarin het werd rondgedraaid. Het probleem wordt opgelost door een zwevende ophanging, waarbij het vliegwiel op zijn plaats op het frame blijft en het voertuig draait. Als het spinnen gebeurt met dezelfde generator in de elektromotormodus, dan is ook het probleem met de aandrijving naar zo'n frame opgelost.

Ook aandrijvingen op supervliegwielen kunnen worden gebruikt in liften en kranen. Ja, en in een privéwoning kunt u ook dergelijke systemen gebruiken. Je hebt bijvoorbeeld zonnepanelen. Overdag wordt energie verzameld in het vliegwiel (door een elektrische aandrijving), en 's avonds en' s nachts of op bewolkte dagen wordt het verspild. Geen batterijen nodig met een korte levensduur. Het super vliegwielsysteem kan werken 20-30 jaar oud. Of 's nachts energie verzamelen (tegen nachttarief) en het huis overdag verwarmen.

Om uzelf en het huis maximaal te beschermen tegen vernietiging, kan het systeem worden geïnstalleerd in een betonnen ring die in de grond is begraven.

Iemand zal zeggen dat dit allemaal een verlaten theorie is en omdat de technologie veel tekortkomingen heeft, heeft het geen zin om ernaar terug te keren. Dit is niet waar. Al meer dan 50 jaar worden in Nederland kinetische energieopslagsystemen geproduceerd voor back-upstroomvoorziening bij kritieke faciliteiten: militair, medisch, informatie (datacentra).

In het vliegwiel, dat zich in het midden bevindt - tussen de dieselgenerator en de elektrische generator, wordt kinetische energie opgeslagen. Verder wordt de rotatie gehandhaafd door een elektrische motor van het lichtnet. Als de centrale stroomvoorziening is uitgeschakeld, geeft de installatie direct stroom af. Er is geen pauze gedurende 15-30 seconden, die nodig zijn om de dieseleenheid te starten en het nominale vermogen te bereiken. Het gebouw is gedurende deze seconden niet spanningsloos.

De regeling is zeer efficiënt bij vermogens vanaf 1 MW. Minder gewicht in vergelijking met accu's op een accu met dezelfde capaciteit. Werkduur - tot 30 jaar (bij onderhoud). Terwijl de batterij elke 5-10 jaar moet worden vervangen (tot 5 miljoen. RUB vervangingskosten voor dergelijke stroom). Vroeger maakten we dergelijke installaties. Deze laatste werden geïnstalleerd in Baikonur. En nu zijn de Nederlanders de koplopers. Per 50 jaar zij stelden vast 1600 dergelijke overtollige kinetische aandrijvingen.

Meer voorbeelden:

Sinds 2015 zijn er twee opslagcentrales in bedrijf in Canada 5 MW elk elke. Elk heeft 5 supervliegwielen van elk 3 ton. Hun rotatiesnelheid is 18 duizend. tpm

Er is een nog serieuzere rit in de VS:

In Pennsylvania is een opslagapparaat voor zonne- en windenergie geïnstalleerd. 200 In totaal worden supervliegwielen van 2 ton opgeslagen 40 MW energie. En een soortgelijk project in New York (op de tweede dia) werkt al 9 jaar.

Afgaande op deze foto ontwikkelt NASA ook compacte systemen voor het opslaan van kinetische energie:

Het supervliegwiel van koolstofvezel heeft mogelijk genoeg energie voor de levensduur van een kleine satelliet. Denk je dat deze technologie vooruitzichten heeft?

***

Schrijf je in aan het kanaal, voeg het toe aan je browserbladwijzers (Ctrl + D). Er staat nog veel interessante informatie te wachten.