גלגל תנופה סופר כמכשיר לאחסון אנרגיה במכוניות, רכבות או בית פרטי
בילדותי הייתה לי ספרייה קטנה של ספרות מדעית וחינוכית. משהו מזה נותר עכשיו ורלוונטי עד היום. למשל המגזינים "טכנאי צעיר". באחד הספרים היה תיאור של מערכת לצבירת אנרגיה קינטית של סיבוב למכונית.
מצא את שמה: N.V. גוליה "בחיפוש אחר כמוסת אנרגיה." גלגל תנופה הותקן במשאית בתוך הבית ובבלימה הועברה אנרגיה להאצת גלגל התנופה, ובנסיעה - ממנו.
בתקופה הסובייטית נושא זה טופל על ידי מחבר הספר ההוא, נורבי גוליה:
מאז 1946 יוצרו באירופה אוטובוסים של ג'ירו, שאחסנו אנרגיה בגלגלי תנופה בתחנות:
פותח על ידי המהנדס ביארנה סטורסנד. גלגל תנופה במשקל 1.5 טון פיתח 3000 סל"ד. קילומטראז 'של הג'ירבוס היה אז עד 6-10 ק"מ בטעינה אחת. זמן הטעינה הוא עד 3 דקות. נעשה שימוש בג'ירובוסים בנתיבים עירוניים בשוויץ, בלגיה ואפילו בקונגו.
העיקרון דומה להתקנות רכב היברידיות מודרניות. אבל אצלם הצטברות האנרגיה מתרחשת בסוללה, וההנעה מהם - מהמנוע החשמלי.
במהלך השנים המדע במערכות אחסון אנרגיה מכניות התקדם מעט. גלגלי תנופה סופר פותחו. אלה מערכות שאינן בעלות גופי מהפכה מונוליטיים, אשר מסוכנות כאשר הן נהרסות. גלגלי תנופה סופר הם מערכות עם קלטת בצפיפות גבוהה, סיבים או סלילה. במקרה של הרס אפשרי, אין מראית עין של פיצוץ עם פיזור החלקים, והמערכת מואטת על ידי כוחות החיכוך שנוצרו מחלקים קטנים.
כמובן, כדי להפחית את כוחות החיכוך, גלגל התנופה מסתובב בבית ואקום. השימוש במסבים העשויים ממוליכים על טמפרטורה גבוהה הוא אידיאלי. אך הדבר יגדיל מאוד את העלות ונדרשת צריכת אנרגיה קבועה לקירור.
כמה אנרגיה אתה יכול לאחסן? עבור גלגלי תנופה מונוליטיים, ערך זה 2.5 W * h / kg. האמור לעיל לא יעבוד מטעמי אבטחה. כוחות צנטריפוגלי קורעים כל מתכת. הביצועים האמיתיים של גלגלי תנופה סופר בזמננו: 450 W * h / kg. אבל בגלגלי תנופה סופר - עד 1200 W * h / kg מדגמים מבטיחים. תאר לעצמך, ב 50 ק"ג גלגל תנופה סופר יכול להצטבר עד 60 קילוואט אֵנֶרְגִיָה. זה יימשך עד 400 ק"מ קילומטראז 'של מכונית קטנה. יתר על כן, היעילות של שינוי המערכת היא עד 95-98%.
לשם השוואה, לסוללות ליתיום-יון צפיפות אנרגיה מאוחסנת של 150 W * h / kg
היכן ניתן ליישם גלגלי תנופה סופר כאלה? איפה מתרחשת הכיבוי של האנרגיה המכנית של התנועה. הָהֵן. בעת בלימה. לא צריך להשקיע אותו במחיקת הרפידות, אלא בכוננים כאלה. מכוניות, רכבות, רכבות מטרו (שם הבלימות תכופות במיוחד). ניתן לאגור אנרגיה במהלך הבלימה ולהשתמש בה במהלך האצה. זה יחסוך לפחות 50% אנרגיה.
שימוש במכוניות בפקקים הוא פיתרון מצוין. בעת בלימה, גלגל התנופה מסתובב, ובעת נסיעה במהירות נמוכה, גלגל התנופה מסובב את הגנרטור החשמלי והוא מזין את המנוע החשמלי בציר האוטומטי. מתברר מכונית חשמלית, אך עם אנרגיה מאוחסנת בגלגל תנופה סופר.
קושי נוסף הוא ההשפעה הגירוסקופית המתהווה בגלגל התנופה העל. זה יכול להשפיע בעת פינות. הָהֵן. גלגל התנופה ישמור על המיקום בו הסתובב. הנושא נפתר על ידי מתלה צף, כאשר גלגל התנופה נשאר במצבו על המסגרת, והרכב מסתובב. אם הסיבוב מתרחש עם אותו גנרטור במצב המנוע החשמלי, אז גם הבעיה עם הכונן למסגרת כזו נפתרת.
כמו כן ניתן להשתמש בכוננים על גלגלי תנופה במעליות ועגורים. כן, ובבית פרטי, אתה יכול גם להשתמש במערכות כאלה. לדוגמא, יש לכם פאנלים סולאריים. במהלך היום מצטברת אנרגיה בגלגל התנופה (באמצעות כונן חשמלי), ובערב ובלילה או בימים מעוננים היא מבוזבזת. אין צורך בסוללות בעלות חיי שירות קצרים. מערכת גלגל התנופה העל יכולה לעבוד על בן 20-30. או לצבור אנרגיה בלילה (בקצב לילה), ולחמם את הבית ביום.
כדי להגן באופן מקסימאלי על עצמך ועל הבית מפני הרס - ניתן להתקין את המערכת בטבעת בטון קבורה באדמה.
מישהו יגיד שכל זה תיאוריה נטושה ובשל העובדה שלטכנולוגיה יש חסרונות רבים, אין טעם לחזור אליה. זה לא נכון. במשך יותר מ -50 שנה בהולנד מיוצרות מערכות לאחסון אנרגיה קינטית לאספקת חשמל גיבוי במתקנים קריטיים: צבא, רפואי, מידע (מרכזי נתונים).
בגלגל התנופה שנמצא במרכז - בין מחולל הדיזל לגנרטור החשמלי, נשמרת אנרגיה קינטית. יתר על כן, הסיבוב נשמר על ידי מנוע חשמלי מהחשמל. כאשר אספקת החשמל המרכזית כבויה, ההתקנה נותנת חשמל באופן מיידי. אין הפסקה למשך 15-30 שניות, הדרושים להפעלת יחידת הדיזל ולהגעה להספקה המדורג. הבניין אינו מנוטרל לשניות אלה.
התוכנית יעילה ביותר בהספקים מ -1 מגה-ווט. פחות משקל בהשוואה לצברים על סוללה באותה קיבולת. תקופת העבודה - עד 30 שנה (בעת שירות). בעוד שצריך להחליף את הסוללה כל 5-10 שנים (עד 5 מיליון. עלות החלפת RUB לכוח כזה). היינו מייצרים התקנות כאלה. האחרונים הותקנו בבייקונור. ועכשיו ההולנדים הם המנהיגים. לְכָל 50 שנה הם הקימו 1600 כוננים קינטיים מיותרים כאלה.
דוגמאות נוספות:
שתי תחנות כוח אחסון פועלות בקנדה מאז 2015 5 מגה-וואט כל אחד כל אחד. לכל אחד מהם 5 גלגלי תנופה סופר שמשקלם 3 טון כל אחד. מהירות הסיבוב שלהם היא 18 אלף. סל"ד
יש כונן רציני עוד יותר בארה"ב:
בפנסילבניה מותקן מכשיר לאחסון אנרגיה סולארית ורוח. 200 גלגלי תנופה סופר במשקל 2 טון מאוחסנים בסך הכל 40 מגה וואט אֵנֶרְגִיָה. ופרויקט דומה בניו יורק (בשקופית השנייה) כבר עובד 9 שנים.
על פי תמונה זו, נאס"א מפתחת גם מערכות קומפקטיות לאחסון אנרגיה קינטית:
גלגל התנופה העל של סיבי הפחמן עשוי להיות בעל אנרגיה מספקת לכל חייו של לוויין קטן. האם לדעתך לטכנולוגיה זו יש סיכויים כלשהם?
***
הירשם כמנוי לערוץ, הוסף אותו לסימניות הדפדפן שלך (Ctrl + D). לפנינו הרבה מידע מעניין.