Super volant comme dispositif de stockage d'énergie dans les voitures, les trains ou une maison privée

Enfant, j'avais une petite bibliothèque de littérature scientifique et pédagogique. Quelque chose est resté maintenant et est pertinent à ce jour. Par exemple, les magazines "Young Technician". Dans l'un des livres, il y avait une description d'un système d'accumulation de l'énergie cinétique de rotation d'une voiture.

A trouvé son nom: N.V. Gulia "A la recherche d'une capsule énergétique." Un volant d'inertie a été installé dans le camion dans le carter et lors du freinage, de l'énergie a été transférée pour accélérer le volant, et lors de la conduite - à partir de celui-ci.

À l'époque soviétique, ce sujet a été traité par l'auteur de ce livre, Nurbey Gulia:

Depuis 1946, des bus gyroscopiques sont fabriqués en Europe, qui stockent l'énergie dans les volants d'inertie aux arrêts:

Développé par l'ingénieur Bjarne Storsand. Un volant d'inertie pesant 1,5 tonnes développait 3000 tr / min. Le kilométrage du gyrobus était alors jusqu'à 6-10 km sur une seule charge. Le temps de charge peut aller jusqu'à 3 minutes. Les gyrobus étaient utilisés sur les routes urbaines en Suisse, en Belgique et même au Congo.

Le principe est similaire aux installations de véhicules hybrides modernes. Mais en eux, l'accumulation d'énergie se produit dans la batterie et son entraînement - à partir du moteur électrique.

Au fil des ans, la science des systèmes de stockage d'énergie mécanique a légèrement progressé. Des super volants d'inertie ont été développés. Ce sont des systèmes qui ne comportent pas de corps monolithiques de révolution, qui sont dangereux lorsqu'ils sont détruits. Et les super volants sont des systèmes avec un enroulement de ruban, de fibre ou de fil haute densité. En cas de destruction possible, il n'y a pas de semblant d'explosion avec la dispersion des pièces, et le système est ralenti par les forces de frottement qui ont surgi des petites pièces.

Bien entendu, pour réduire les forces de frottement, le volant d'inertie tourne dans un carter à vide. L'utilisation de roulements en supraconducteurs à haute température est idéale. Mais cela augmentera considérablement le coût et une consommation constante d'énergie pour le refroidissement est nécessaire.

Combien d'énergie pouvez-vous stocker? Pour les volants monolithiques, cette valeur 2,5 W * h / kg. Ce qui précède ne fonctionnera pas pour des raisons de sécurité. Les forces centrifuges déchirent tout métal. La vraie performance des super volants à notre époque: 450 W * h / kg. Mais dans les super volants en graphène - jusqu'à 1200 W * h / kg de modèles prometteurs. Imaginez, dans 50 kilogrammes le super volant peut accumuler jusqu'à 60 kWh énergie. Cela durera jusqu'à 400 km kilométrage d'une petite voiture. De plus, l'efficacité de la transformation du système est à la hauteur 95-98%.

A titre de comparaison, les batteries lithium-ion ont une densité d'énergie stockée de 150 W * h / kg

Où ces super volants peuvent-ils être appliqués? Où se produit l'extinction de l'énergie mécanique du mouvement. Celles. lors du freinage. Il ne devrait pas être dépensé pour effacer les tampons, mais dans de tels lecteurs. Voitures, trains, métros (où le freinage est particulièrement fréquent). L'énergie peut être stockée pendant le freinage et utilisée pendant l'accélération. Cela économisera au moins 50% d'énergie.

L'utilisation en voiture dans les embouteillages est une excellente solution. Lors du freinage, le volant tourne, et lors de la conduite à basse vitesse, le volant fait tourner le générateur électrique et il alimente le moteur électrique sur l'axe automatique. Il s'agit d'une voiture électrique, mais avec de l'énergie stockée dans un super volant.

Une autre difficulté est l'émergence de l'effet gyroscopique dans le super volant. Cela peut affecter dans les virages. Celles. le volant maintiendra la position à laquelle il a été tourné. Le problème est résolu par une suspension flottante, où le volant reste dans sa position sur le châssis, et le véhicule tourne. Si la rotation se produit avec le même générateur en mode moteur électrique, le problème avec l'entraînement vers un tel cadre est également résolu.

Les entraînements sur super volants peuvent également être utilisés dans les ascenseurs et les grues. Oui, et dans une maison privée, vous pouvez également utiliser de tels systèmes. Par exemple, vous avez des panneaux solaires. Pendant la journée, l'énergie est accumulée dans le volant (grâce à un entraînement électrique), et le soir et la nuit ou par temps nuageux, elle est gaspillée. Pas besoin de batteries qui ont une courte durée de vie. Le système de super volant peut fonctionner sur 20-30 ans. Ou accumulez de l'énergie la nuit (au rythme nocturne) et chauffez la maison pendant la journée.

Pour vous protéger au maximum et protéger la maison de la destruction, le système peut être installé dans un anneau en béton enfoui dans le sol.

Quelqu'un dira que tout cela est une théorie abandonnée et que la technologie présente de nombreuses lacunes, il ne sert à rien d'y revenir. Ce n'est pas vrai. Depuis plus de 50 ans aux Pays-Bas, des systèmes de stockage d'énergie cinétique sont produits pour l'alimentation de secours des installations critiques: militaires, médicales, d'information (centres de données).

Dans le volant, qui est au centre - entre le générateur diesel et le générateur électrique, l'énergie cinétique est stockée. En outre, la rotation est maintenue par un moteur électrique à partir du secteur. Lorsque l'alimentation centrale est coupée, l'installation libère instantanément de l'électricité. Il n'y a pas de pause pendant 15 à 30 secondes, nécessaires pour démarrer l'unité diesel et atteindre sa puissance nominale. Le bâtiment n'est pas mis hors tension pendant ces secondes.

Le schéma est très efficace à des puissances de 1 MW. Moins de poids par rapport aux accumulateurs sur une batterie de même capacité. Durée du travail - jusqu'à 30 ans (lors de l'entretien). Alors que la batterie doit être changée tous les 5 à 10 ans (jusqu'à 5 millions. Coût de remplacement en RUB pour une telle puissance). Nous avions l'habitude de faire de telles installations. Ces derniers ont été installés à Baïkonour. Et maintenant, les Néerlandais sont les leaders. Par 50 ans ils ont établi 1600 ces lecteurs cinétiques redondants.

Plus d'exemples:

Deux centrales de stockage sont en exploitation au Canada depuis 2015 5 MW chacun chacun. Chacun a 5 super volants pesant 3 tonnes chacun. Leur vitesse de rotation est de 18 mille. tr / min

Il y a une motivation encore plus sérieuse aux États-Unis:

En Pennsylvanie, un dispositif de stockage d'énergie solaire et éolienne est installé. 200 les super volants pesant 2 tonnes sont stockés au total 40 MW énergie. Et un projet similaire à New York (sur la deuxième diapositive) fonctionne déjà 9 années.

À en juger par cette photo, la NASA développe également des systèmes compacts pour stocker l'énergie cinétique:

Le super volant en fibre de carbone peut avoir assez d'énergie pour la vie d'un petit satellite. Pensez-vous que cette technologie a des perspectives?

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