När det gäller behovet av att på något sätt samla energi börjar många genast tänka på batteriet. Naturligtvis, vad mer kan det vara. Ändå finns det en annan metod som inte används så ofta, men som samtidigt har mycket goda utsikter. Särskilt mot bakgrund av utvecklingen av annan teknik. Sådan utveckling användes till och med vid produktion av kollektivtrafik och godstransporter. Deras ursprung går tillbaka till Sovjetunionen, men nyligen har tekniken börjat användas mer och mer ofta. För flera år sedan, när förordningarna tillät, användes det även i formel 1. Låt oss öppna hemlighetsslöjan och berätta hur denna ganska enkla men geniala uppfinning fungerar och om en person som ägnade sitt liv åt detta.
Vad är ett svänghjul?
Idag kommer vi att prata om superflughjul och deras skapare Nurbey Gulia. Även om det verkar som att svänghjulet är något föråldrat och rent tekniskt, har det också en plats i den nya elektriska världen.
Själva svänghjulen uppfanns för mycket länge sedan och användes till och med framgångsrikt i dessa år. Det finns till och med fynd i Mesopotamia och det forna Kina som bekräftar användningen av sådana enheter. Det var sant att de var gjorda av bakad lera eller trä och utförde andra funktioner.
Var används svänghjul?
På grund av dess massivitet och fysiklagar som följer med svänghjulets rörelse har det funnits tillämpning i många moderna mekanismer - från transport till industri.
Kampanjvideo:
Den enklaste tillämpningen är att bibehålla rotationshastigheten på axeln som svänghjulet är monterat på. Detta kan vara praktiskt när en maskin körs. Särskilt i de ögonblick då det upplever kraftiga belastningar och det är nödvändigt att förhindra att hastigheten sjunker. Det visar sig den här typen av spjäll.
Den vanligaste platsen där svänghjul hittas är förmodligen i en bils förbränningsmotor. Det gör att motorvarvtalet kan upprätthållas när kopplingen släpps. Detta minskar påverkan på växellådan, eftersom växeln sker medan motorn går över tomgång. Dessutom uppnås större komfort och mjukare rörelse. Det är sant att i racerbilar är svänghjulet mycket lättare för att minska vikten och öka hastigheten med vilken motorn snurrar.
Svänghjul för en personbil.
Svänghjul används också ofta för att stabilisera rörelsen. Detta händer på grund av att hjulet, som är svänghjulet, skapar en gyroskopisk effekt när du roterar. Det skapar starkt motstånd när du försöker luta det. Denna effekt kan lätt kännas, till exempel genom att snurra ett cykelhjul och försöka luta det, eller genom att plocka upp en fungerande hårddisk.
En sådan kraft stör störningen av motorcykeln och tvingar att ta till motstyrning, särskilt med hög hastighet, men det hjälper till exempel mycket att stabilisera fartyget under rullning. Genom att hänga ett sådant svänghjul och ta hänsyn till att det alltid är i samma position relativt horisonten kan du fixa dess avvikelser från objektets kropp och förstå dess position i rymden. Användningen av sådana egenskaper hos ett svänghjul är relevant inom luftfarten. Det är det roterande svänghjulet som bestämmer läget för flygplanskroppen i rymden.
Super svänghjul Gulia
Nu, efter en ganska lång introduktion och bakgrund, låt oss prata direkt om super svänghjul och hur de hjälper till att spara energi utan att ha några kemiska föreningar i sin sammansättning för detta.
Nurbey Gulia - skapat och främjar idén om ett super svänghjul som en energilagringsenhet.
Ett super svänghjul är en typ av svänghjul designat för energilagring. Den är speciellt utformad för att lagra så mycket energi som möjligt utan behov av något annat syfte.
Dessa svänghjul är tunga och svänger mycket snabbt. Eftersom rotationshastigheten är mycket hög, finns det risk för vakuum i strukturen, men det är också genomtänkt. Själva svänghjulet består av spiralformade varv av stålplastband eller kompositmaterial. Förutom att en sådan struktur är starkare än en monolitisk förstörs den fortfarande gradvis. Det vill säga, vid delaminering kommer svänghjulet helt enkelt att sakta ner och förvirras i sina egna delar. Jag tycker inte att det är värt att förklara att ett sväng av ett svänghjul som roterar med tiotusentals varv per minut och väger minst tiotals kilogram är fylld med mycket allvarliga konsekvenser.
För att säkerställa ännu större säkerhet kan du dessutom placera ett system med ett sådant svänghjul i en pansrad kapsel och begrava det flera meter i marken. I detta fall kommer de rörliga elementen definitivt inte att kunna skada en person.
En ytterligare fördel med att använda en pansrad kapsel är att skapa ett vakuum i den, vilket avsevärt minskar effekten av yttre krafter på rörelse. Enkelt uttryckt, på detta sätt kan du minimera eller helt ta bort motståndet i det gasformiga mediet (i vanligt fall med luft).
Så fungerar Gulias superflughjul.
Motståndet hos de lager som svänghjulet är installerat fungerar också som ytterligare krafter som hindrar rotation. Men den kan monteras på en magnetisk upphängning. I detta fall reduceras inflytandekrafter till ett sådant minimum, vilket kan försummas. Det är av denna anledning som sådana svänghjul kan rotera i månader. Dessutom tillåter den magnetiska upphängningen att du inte oroa dig för systemets slitage. Endast generatoren är sliten.
Det är generatorn som är det element som låter dig generera el. Den ansluter helt enkelt till svänghjulet och tar emot den rotation som överförs till den, den genererar elektricitet. Det visar sig vara en analog till en konventionell generator, bara för detta behöver du inte bränna bränsle.
För att lagra energi när det inte finns någon belastning snurrar svänghjulet och "håller därmed laddningen". Egentligen är en kombinerad version också möjlig analogt med konventionella batterier, som samtidigt kan avge energi och ladda själva. För att snurra svänghjulet används en motorgenerator som både kan snurra svänghjulet och ta energin från dess rotation.
Sådana system är relevanta för energilagring i hushåll och i laddningssystem. Till exempel bör ett liknande system, som tänkt av Skoda-ingenjörer, användas för att ladda bilar. Under dagen snurrar svänghjulet upp, och på kvällen ger det el till bilar utan att ladda stadsnätet på kvällen och på natten. I detta fall kan du ladda långsamt från ett svänghjul eller snabbt från flera, från vilket mer el kommer att "tas bort".
Super svänghjuleffektivitet
Super svänghjulens effektivitet för alla deras till synes arkaism når mycket höga värden. Deras effektivitet når 98 procent, vilket inte ens drömmer om av vanliga lagringsbatterier. Förresten, självladdning av sådana batterier sker också snabbare än förlusten av hastigheten för ett välgjord svänghjul i vakuum och på en magnetisk upphängning.
Du kommer ihåg de gamla dagar då människor började lagra energi genom svänghjul. Det enklaste exemplet är keramikerhjulen, som var spända och snurrade medan hantverkaren arbetade på nästa fartyg.
Vi har redan fastställt att utformningen av ett superflughjul är ganska enkelt, det har en hög effektivitet och samtidigt är relativt billigt, men det har en nackdel, vilket påverkar effektiviteten i dess användning och står i vägen för massanvändning. Mer exakt finns det två sådana nackdelar.
Bälte svänghjul.
Den huvudsakliga är samma gyroskopiska effekt. Om på fartyg är detta en användbar sidegendom, då på vägtransport kommer det att störa mycket och det kommer att vara nödvändigt att använda komplexa upphängningssystem. Den andra nackdelen är brandrisk vid förstörelse. På grund av den höga förstöringsgraden kommer även sammansatta svänghjul att generera en stor mängd värme på grund av friktion mot insidan av den pansrade kapseln. Vid en stationär anläggning kommer detta inte att vara ett stort problem, eftersom ett brandsläckningssystem kan tillverkas, men vid transport kan det skapa många svårigheter. Vid transport är risken för förstörelse högre på grund av vibrationer under rörelse.
Var används super svänghjul?
Först av allt, N. V. Gulia ville använda sin uppfinning i transport. Flera prototyper byggdes till och med testade. Trots detta gick inte systemen utöver testning. Men användningen av denna metod för energilagring hittades i ett annat område.
Så i USA 1997 tog Beacon Power ett stort steg för att utveckla super svänghjul för användning i kraftverk på industriell nivå. Dessa super svänghjul kunde lagra energi upp till 25 kWh och hade effekt upp till 200 kW. Byggandet av anläggningen på 20 MW inleddes 2009. Hon var tvungen att jämna ut topparna på belastningen på det elektriska nätet.
Det finns liknande projekt i Ryssland också. Till exempel, under den vetenskapliga övervakningen av N. V. Gulia själv, har Kinetic Power skapat sin egen version av stationära kinetiska energilagringsenheter baserade på ett super svänghjul. En enhet kan lagra upp till 100 kWh energi och ge effekt upp till 300 kW. Systemet med sådana svänghjul kan tillhandahålla utjämning av den dagliga inhomogeniteten hos den elektriska belastningen i en hel region. Så du kan helt överge de mycket dyra pumpade lagringskraftverk.
Det är också möjligt att använda super svänghjul på föremål där oberoende från elektriska nätverk och reservkraft behövs. Dessa system är mycket lyhörda. Det är bokstavligen en bråkdel av en sekund och gör att du kan tillhandahålla verkligen oavbruten kraft.
En sådan idé "kom inte upp". Kan det fungera med tåg?
En annan plats där Super svänghjulet kan användas är inom järnvägstransport. Mycket energi spenderas på bromsningståg, och om du inte slösar bort det, värmer upp bromsmekanismerna och snurrar svänghjulet, kan den ackumulerade energin sedan spenderas på att öka hastigheten. Du kommer att säga att upphängningssystemet kommer att vara mycket ömtåligt för transport och du kommer att ha rätt, men i det här fallet kan vi också prata om lager, eftersom det helt enkelt inte behöver lagras energi under lång tid och förlusterna från lagren kommer inte att vara så stora under en sådan tidsperiod. Men med den här metoden kan du spara 30 procent av den energi som tåget förbrukar för rörelse.
Som ni ser har super svänghjulssystem många fördelar och mycket få nackdelar. Av detta kan vi dra slutsatsen att de kommer att vinna popularitet, bli billigare och mer utbredda. Detta är just fallet när egenskaperna hos materien och fysiklagarna, kända för människor från antiken, tillåter dig att komma med något nytt. Som ett resultat fick du en fantastisk symbios av mekanik och elektrik, vars potential ännu inte har avslöjats fullt ut.
Artem Sutyagin
