دولاب الموازنة الفائق كجهاز تخزين للطاقة في السيارات أو القطارات أو المنازل الخاصة
عندما كنت طفلة ، كان لدي مكتبة صغيرة من المؤلفات العلمية والتعليمية. بقي شيء منها الآن وله صلة بهذا اليوم. على سبيل المثال ، مجلات "الشاب الفني". في أحد الكتب ، كان هناك وصف لنظام تجميع الطاقة الحركية للدوران للسيارة.
وجدت اسمها: N.V. جوليا "بحثًا عن كبسولة طاقة". تم تثبيت دولاب الموازنة في الشاحنة في الهيكل ، وعند الكبح ، تنتقل الطاقة لتسريع دولاب الموازنة ، وعند القيادة - منها.
في العهد السوفياتي ، تم تناول هذا الموضوع من قبل مؤلف هذا الكتاب ، نوربي غوليا:
منذ عام 1946 ، تم تصنيع حافلات جيروسكوبية في أوروبا ، والتي تخزن الطاقة في دولاب الموازنة عند التوقف:
تم تطويره بواسطة المهندس Bjarne Storsand. حذافة وزنها 1.5 طن وضعت 3000 دورة في الدقيقة. كانت الأميال التي قطعتها الجيروباص تصل إلى 6-10 كيلومترات بتهمة واحدة. مدة الشحن تصل إلى 3 دقائق. تم استخدام الجيروباصات على الطرق الحضرية في سويسرا وبلجيكا وحتى في الكونغو.
المبدأ مشابه لمنشآت المركبات الهجينة الحديثة. لكن في نفوسهم ، يحدث تراكم الطاقة في البطارية ، والقيادة منها - من المحرك الكهربائي.
على مر السنين ، تقدم العلم في أنظمة تخزين الطاقة الميكانيكية بشكل طفيف. تم تطوير دولاب تنظيم السرعة الفائق. هذه أنظمة ليست ذات أجسام ثورية متجانسة ، والتي تكون خطيرة عند تدميرها. والحذافات الفائقة عبارة عن أنظمة ذات شريط عالي الكثافة أو لفائف من الألياف أو الأسلاك. في حالة التدمير المحتمل ، لا يوجد ما يشبه الانفجار مع تشتت الأجزاء ، ويتباطأ النظام بسبب قوى الاحتكاك التي نشأت من أجزاء صغيرة.
بالطبع ، لتقليل قوى الاحتكاك ، تدور دولاب الموازنة في مبيت فراغ. يعتبر استخدام المحامل المصنوعة من الموصلات الفائقة ذات درجة الحرارة العالية أمرًا مثاليًا. لكن هذا سيزيد التكلفة بشكل كبير وسيتطلب استهلاكًا ثابتًا للطاقة للتبريد.
ما مقدار الطاقة التي يمكنك تخزينها؟ بالنسبة إلى الحذافات المتجانسة ، هذه القيمة 2.5 واط * ح / كغم. ما ورد أعلاه لن يعمل لأسباب أمنية. قوى الطرد المركزي تمزق أي معدن. الأداء الحقيقي للحذافات الفائقة في عصرنا: 450 واط * ساعة / كغ. ولكن في الجرافين فائقة الحذافات - حتى 1200 واط * ساعة / كغ من النماذج الواعدة. تخيل في 50 كجم حذافة فائقة يمكن أن تتراكم حتى 60 كيلو واط ساعة طاقة. سيستمر هذا حتى 400 كم عدد الكيلومترات لسيارة صغيرة. علاوة على ذلك ، فإن كفاءة تحويل النظام تصل إلى 95-98%.
للمقارنة ، تحتوي بطاريات الليثيوم أيون على كثافة طاقة مخزنة تبلغ 150 واط * ساعة / كجم
أين يمكن تطبيق هذه الحذافات الفائقة؟ حيث يحدث إطفاء الطاقة الميكانيكية للحركة. أولئك. عند الكبح. لا ينبغي إنفاقها على محو الفوط ، ولكن في مثل هذه المحركات. السيارات والقطارات وقطارات المترو (حيث تكون الفرملة متكررة بشكل خاص). يمكن تخزين الطاقة أثناء الكبح واستخدامها أثناء التسارع. سيوفر هذا ما لا يقل عن 50٪ من الطاقة.
يعد الاستخدام في السيارات في الاختناقات المرورية حلاً ممتازًا. عند الكبح ، تدور دولاب الموازنة ، وعند القيادة بسرعات منخفضة ، تقوم دولاب الموازنة بتدوير المولد الكهربائي وتغذي المحرك الكهربائي على المحور التلقائي. لقد تحولت إلى سيارة كهربائية ، ولكن مع الطاقة المخزنة في دولاب الموازنة الفائق.
الصعوبة الأخرى هي التأثير الجيروسكوبي الناشئ في دولاب الموازنة الفائق. يمكن أن يؤثر عند المنعطفات. أولئك. ستحافظ دولاب الموازنة على الموضع الذي تم تدويره فيه. يتم حل المشكلة عن طريق التعليق العائم ، حيث تظل دولاب الموازنة في موضعها على الإطار ، وتستدير السيارة. إذا حدث الدوران مع نفس المولد في وضع المحرك الكهربائي ، فسيتم أيضًا حل مشكلة محرك الأقراص لهذا الإطار.
يمكن أيضًا استخدام محركات الأقراص على حذافات فائقة في المصاعد والرافعات. نعم ، وفي منزل خاص ، يمكنك أيضًا استخدام هذه الأنظمة. على سبيل المثال ، لديك ألواح شمسية. خلال النهار ، تتراكم الطاقة في دولاب الموازنة (من خلال محرك كهربائي) ، وفي المساء والليل أو في الأيام الملبدة بالغيوم يتم إهدارها. لا حاجة لبطاريات ذات عمر خدمة قصير. يمكن أن يعمل نظام دولاب الموازنة الفائق 20-30 سنة. أو قم بتجميع الطاقة ليلاً (بسعر الليل) ، وقم بتدفئة المنزل أثناء النهار.
لحماية نفسك والمنزل إلى أقصى حد من التدمير - يمكن تثبيت النظام في حلقة خرسانية مدفونة في الأرض.
سيقول شخص ما أن هذه كلها نظرية مهجورة وبسبب حقيقة أن التكنولوجيا بها العديد من أوجه القصور ، فلا فائدة من العودة إليها. هذا ليس صحيحا. لأكثر من 50 عامًا في هولندا ، تم إنتاج أنظمة تخزين الطاقة الحركية لإمداد الطاقة الاحتياطية في المرافق الحيوية: العسكرية والطبية والمعلومات (مراكز البيانات).
يتم تخزين الطاقة الحركية في دولاب الموازنة ، الموجود في الوسط - بين مولد الديزل والمولد الكهربائي. علاوة على ذلك ، يتم الحفاظ على الدوران بواسطة محرك كهربائي من التيار الكهربائي. عند إيقاف تشغيل مصدر الطاقة المركزي ، ينتج عن التركيب الكهرباء على الفور. لا يوجد توقف لمدة 15-30 ثانية ، وهو أمر ضروري لبدء تشغيل وحدة الديزل والوصول إلى طاقتها المقدرة. لم يتم إلغاء تنشيط المبنى لهذه الثواني.
المخطط ذو كفاءة عالية في الطاقة من 1 ميغاواط. وزن أقل مقارنة بالمراكم على بطارية من نفس السعة. مدة العمل - تصل إلى 30 سنة (عند تقديم الخدمة). في حين أن البطارية تحتاج إلى التغيير كل 5-10 سنوات (حتى 5 ملايين. تكلفة استبدال RUB لهذه الطاقة). اعتدنا على عمل مثل هذه التركيبات. تم تركيب هذا الأخير في بايكونور. والآن الهولنديون هم القادة. لكل 50 سنة أسسوا 1600 مثل هذه المحركات الحركية الزائدة عن الحاجة.
مزيد من الأمثلة:
تعمل محطتا تخزين للطاقة في كندا منذ عام 2015 5 ميغاواط لكل منهما كل واحد. لكل منها 5 حذافات فائقة تزن 3 أطنان لكل منها. سرعة دورانهم 18 ألف. دورة في الدقيقة
هناك دافع أكثر جدية في الولايات المتحدة:
في ولاية بنسلفانيا ، تم تركيب جهاز تخزين للطاقة الشمسية وطاقة الرياح. 200 يتم تخزين الحذافات الفائقة التي تزن 2 طن في المجموع 40 ميغاواط طاقة. وهناك مشروع مماثل في نيويورك (في الشريحة الثانية) يعمل بالفعل 9 سنوات.
انطلاقًا من هذه الصورة ، تعمل ناسا أيضًا على تطوير أنظمة مدمجة لتخزين الطاقة الحركية:
قد تحتوي دولاب الموازنة الفائق من ألياف الكربون على طاقة كافية لحياة قمر صناعي صغير. هل تعتقد أن هذه التكنولوجيا لها أي آفاق؟
***
الإشتراك إلى القناة ، قم بإضافتها إلى الإشارات المرجعية في متصفحك (Ctrl + D). هناك الكثير من المعلومات المثيرة للاهتمام في المستقبل.