Superschwungrad als Energiespeicher in Autos, Zügen oder einem Privathaus

Als Kind hatte ich eine kleine Bibliothek mit wissenschaftlicher und pädagogischer Literatur. Etwas davon ist jetzt geblieben und ist bis heute relevant. Zum Beispiel die Magazine "Young Technician". In einem der Bücher wurde ein System zur Akkumulation der kinetischen Rotationsenergie eines Autos beschrieben.

Fand ihren Namen: N.V. Gulia "Auf der Suche nach einer Energiekapsel." Ein Schwungrad wurde in den LKW im Gehäuse eingebaut, und beim Bremsen wurde Energie übertragen, um das Schwungrad zu beschleunigen, und beim Fahren - von diesem.

In der Sowjetzeit wurde dieses Thema vom Autor dieses Buches, Nurbey Gulia, behandelt:

Seit 1946 werden in Europa Kreiselbusse hergestellt, die an Haltestellen Energie in Schwungrädern speichern:

Entwickelt von Ingenieur Bjarne Storsand. Ein 1,5 Tonnen schweres Schwungrad entwickelte 3000 U / min. Die Laufleistung des Gyrobus betrug dann mit einer einzigen Ladung bis zu 6-10 km. Die Ladezeit beträgt bis zu 3 Minuten. Gyrobusse wurden auf städtischen Strecken in der Schweiz, in Belgien und sogar im Kongo eingesetzt.

Das Prinzip ähnelt modernen Hybridfahrzeuginstallationen. Aber in ihnen erfolgt die Ansammlung von Energie in der Batterie und der Antrieb von ihnen - vom Elektromotor.

Im Laufe der Jahre hat sich die Wissenschaft im Bereich mechanischer Energiespeichersysteme leicht weiterentwickelt. Superschwungräder wurden entwickelt. Dies sind Systeme ohne monolithische Rotationskörper, die bei Zerstörung gefährlich sind. Und Superschwungräder sind Systeme mit hochdichter Band-, Faser- oder Drahtwicklung. Im Falle einer möglichen Zerstörung besteht kein Anschein einer Explosion mit Streuung von Teilen, und das System wird durch die Reibungskräfte verlangsamt, die von kleinen Teilen ausgehen.

Um die Reibungskräfte zu verringern, dreht sich das Schwungrad natürlich in einem Vakuumgehäuse. Die Verwendung von Lagern aus Hochtemperatursupraleitern ist ideal. Dies erhöht jedoch die Kosten erheblich und es ist ein konstanter Energieverbrauch für die Kühlung erforderlich.

Wie viel Energie kannst du speichern? Für monolithische Schwungräder dieser Wert 2,5 W * h / kg. Dies funktioniert aus Sicherheitsgründen nicht. Zentrifugalkräfte reißen jedes Metall auf. Die wahre Leistung von Superschwungrädern in unserer Zeit: 450 W * h / kg. Aber in Graphen Superschwungräder - bis zu 1200 W * h / kg von vielversprechenden Modellen. Stellen Sie sich vor, in 50 kg Superschwungrad kann sich bis zu ansammeln 60 kWh Energie. Dies wird bis dauern 400 km Kilometerstand eines Kleinwagens. Darüber hinaus liegt die Effizienz der Systemtransformation bei 95-98%.

Zum Vergleich: Lithium-Ionen-Batterien haben eine gespeicherte Energiedichte von 150 W * h / kg

Wo können solche Superschwungräder eingesetzt werden? Wo das Löschen der mechanischen Bewegungsenergie auftritt. Jene. beim Bremsen. Es sollte nicht für das Löschen der Pads ausgegeben werden, sondern für solche Laufwerke. Autos, Züge, U-Bahnen (wo besonders häufig gebremst wird). Energie kann beim Bremsen gespeichert und beim Beschleunigen genutzt werden. Dies spart mindestens 50% Energie.

Der Einsatz in Autos im Stau ist eine hervorragende Lösung. Beim Bremsen dreht sich das Schwungrad, und beim Fahren mit niedrigen Geschwindigkeiten dreht das Schwungrad den elektrischen Generator und speist den Elektromotor auf der Autoachse. Es stellt sich heraus, ein Elektroauto, aber mit gespeicherter Energie in einem Superschwungrad.

Eine weitere Schwierigkeit ist der entstehende Kreiseleffekt im Superschwungrad. Es kann bei Kurvenfahrten Auswirkungen haben. Jene. Das Schwungrad behält die Position bei, in der es gedreht wurde. Das Problem wird durch eine schwimmende Aufhängung gelöst, bei der das Schwungrad in seiner Position auf dem Rahmen bleibt und das Fahrzeug sich dreht. Wenn das Drehen mit demselben Generator im Elektromotormodus erfolgt, ist auch das Problem mit dem Antrieb eines solchen Rahmens behoben.

Auch Antriebe mit Superschwungrädern können in Aufzügen und Kränen eingesetzt werden. Ja, und in einem Privathaus können Sie solche Systeme auch verwenden. Zum Beispiel haben Sie Sonnenkollektoren. Tagsüber sammelt sich Energie im Schwungrad (über einen elektrischen Antrieb) und abends und nachts oder an bewölkten Tagen wird sie verschwendet. Keine Notwendigkeit für Batterien mit kurzer Lebensdauer. Das Superschwungradsystem kann arbeiten 20-30 Jahre alt. Oder sammeln Sie nachts Energie (nachts) und heizen Sie das Haus tagsüber.

Um sich und das Haus maximal vor Zerstörung zu schützen, kann das System in einen im Boden vergrabenen Betonring eingebaut werden.

Jemand wird sagen, dass dies alles eine aufgegebene Theorie ist und aufgrund der Tatsache, dass die Technologie viele Mängel aufweist, macht es keinen Sinn, darauf zurückzukommen. Das ist nicht so. In den Niederlanden werden seit mehr als 50 Jahren kinetische Energiespeichersysteme für die Notstromversorgung in kritischen Einrichtungen hergestellt: Militär, Medizin, Information (Rechenzentren).

Im Schwungrad, das sich in der Mitte zwischen dem Dieselgenerator und dem elektrischen Generator befindet, wird kinetische Energie gespeichert. Ferner wird die Drehung durch einen Elektromotor vom Netz aufrechterhalten. Wenn die zentrale Stromversorgung ausgeschaltet wird, gibt die Installation sofort Strom ab. Es gibt keine Pause für 15 bis 30 Sekunden, die erforderlich sind, um das Dieselaggregat zu starten und seine Nennleistung zu erreichen. Das Gebäude wird für diese Sekunden nicht stromlos.

Das System ist bei Leistungen ab 1 MW hocheffizient. Weniger Gewicht im Vergleich zu Akkus mit einer Batterie gleicher Kapazität. Arbeitszeit - bis zu 30 Jahre (bei Wartung). Während die Batterie alle 5-10 Jahre gewechselt werden muss (bis zu 5 Millionen. RUB-Wiederbeschaffungskosten für diese Leistung). Wir haben solche Installationen gemacht. Letztere wurden in Baikonur installiert. Und jetzt sind die Holländer die Führer. Pro 50 Jahre Sie haben etabliert 1600 solche redundanten kinetischen Antriebe.

Mehr Beispiele:

In Kanada sind seit 2015 zwei Speicherkraftwerke in Betrieb Jeweils 5 MW Jeder. Jedes hat 5 Superschwungräder mit einem Gewicht von jeweils 3 Tonnen. Ihre Drehzahl beträgt 18 Tausend. U / min

In den USA gibt es einen noch ernsteren Antrieb:

In Pennsylvania ist ein Solar- und Windkraftspeicher installiert. 200 Insgesamt werden Superschwungräder mit einem Gewicht von 2 Tonnen gelagert 40 MW Energie. Und ein ähnliches Projekt in New York (auf der zweiten Folie) funktioniert bereits 9 Jahre.

Nach diesem Foto zu urteilen, entwickelt die NASA auch kompakte Systeme zur Speicherung kinetischer Energie:

Das Kohlefaser-Superschwungrad hat möglicherweise genug Energie für die Lebensdauer eines kleinen Satelliten. Denken Sie, dass diese Technologie irgendwelche Aussichten hat?

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