Альтернативная энергетика

АльтИнфоЮг
Альтернативная энергетика и информация

  • Главная
  • О сайте
  • Интересные сайты
  • Сотрудничество
  • Контакты
  • Карта сайта
  1. Главная
  2. Энергетика
  3. Системы альтернативного энергоснабжения
  4. Стационарные супермаховики в энергосистемах
  • Изобретательство, патентование
    • Патенты
      • Холодильник не потребляющий энергию
      • Переносная ёмкость
      • Многофункциональное сигнально-осветительное устройство
      • Коллекция патентов
    • Изобретательство
      • Некоторые особенности патентования
      • Как заработать на интеллектуальной собственности
      • Взаимоотношения изобретателей, спонсоров, инвесторов
      • Планы на новые патенты
      • Изобретения Леонардо да Винчи
      • Предложение о сотрудничестве
  • Полезные устройства
    • Предлагаю
      • Прибор для проверки аккумуляторов
      • Автомобильный индикатор
      • Защита электродвигателя
      • Приспособление для проверки контактов
      • Утепление стен мансарды изнутри
    • Рекомендую
      • Солнечная нагревательная установка
      • Солнечное охлаждение
      • Экономичный электрический обогрев пола
      • Расчёт тёплого пола
      • Солнечная баня
      • Водяная мельница в Осетии
  • Наука и техника
    • Наука
      • Тень силиконовой долины
      • Новое противоопухолевое средство
    • Теоретические основы энергетики
      • Магнитокалорическое охлаждение
      • Охлаждение путем расширения газов
      • Холодильный цикл
      • Использование вихревого эффекта
      • Источники холода
    • Холодильная техника
      • Характеристики бытовых холодильников
      • Абсорбционные безнасосные холодильные машины
      • Абсорбционные холодильные машины периодического действия
      • Принципиальная схема паровой компрессорной холодильной машины
      • Принцип действия абсорбционной холодильной машины
      • Пароэжекторные холодильные машины
      • Каскадные холодильные машины
      • Классификация и краткая характеристика хладагентов
      • Анализ работы абсорбционных холодильных машин
      • Термоэлектрическое охлаждение
      • Ледники и ледяные склады
    • Термодинамика
      • Основные понятия и определения
      • Внутренняя энергия
      • Первый закон термодинамики
      • Техническая работа
      • Теплоемкось и ее виды
      • Энтальпия
      • Второй закон термодинамики
      • Термодинамические процессы идеальных газов
      • Круговой процесс
      • Термический КПД цикла
      • Цикл Карно
      • Необратимые потери обратного цикла Карно
    • О технике
      • Классификация тепловых насосов
      • Оборудование использующее низкопотенциальные тепловые ресурсы
      • Газовый двигатель внутреннего сгорания
      • К вопросу о точности и производительности пазовырубных прессов
  • Справочники
    • Единицы измерения
      • Производные единицы измерения СИ
      • Старые русские единицы измерения
      • Единицы применяемые в Англии и США
      • Основные единицы измерения СИ
      • Обозначения и наименования произвольных единиц
      • Кратные и дольные единиц измерения
    • Соотношения единиц
      • Соотношения между единицами мощности
      • Соотношения между единицами силы
      • Соотношения между единицами скорости
      • Соотношения между единицами энергии
      • Соотношения между единицами давления
      • Соотношения между единицами времени
    • Электротехнические материалы
      • Электроизоляционные лаки
      • Электроизоляционные материалы
      • Характеристики металлических проводниковых материалов
      • Электроизоляционные лакоткани
      • Характеристика сплавов высокого удельного сопротивления
      • Классы по нагревостойкости электроизоляционных материалов
      • Величины токов плавления проволоки
    • Разные справки
      • Лампы накаливания
      • Свойства водного льда
    • Провода и кабели
      • Активные и реактивные сопротивления кабелей
      • Зависимость сечения жилы от тока
      • Характеристики кабеля по току КЗ
      • Классификация силовых кабелей
    • Тепловые, энергетические характеристики
      • Характеристики твёрдого топлива
      • Характеристики жидких топлив
      • Удельная теплота сгорания
      • Значения термо-э.д.с. металлов и сплавов
      • Удельная теплоёмкость
      • Удельная теплота плавления
      • Температура кипения различных веществ
  • Энергетика
    • Анализ
      • В пользу негодных технологий и концепций
      • Некоторые особенности альтернативной энергетики
      • Буферный режим заряда
      • Индукционная передача энергии
      • Высокочастотная передача энергии на расстояние
      • Использование естественного холода
      • Использование солнечной энергии
      • Предотвращение снижения плодородия почвы за счет использования возобновляемых источников энергии
      • Секреты бестопливных генераторов энергии
    • Природные ресурсы
      • Три дороги российской нефти
      • Страны с крупнейшими запасами нефти
      • Солнечная энергия
      • Гидроэнергетические ресурсы
      • Энергия ветра
      • Биогазовые установки
    • Системы альтернативного энергоснабжения
      • Экономичное альтернативное энергоснабжение
      • Нагрев воды солнцем
      • Механические накопители энергии
      • Стационарные супермаховики в энергосистемах
      • Режимы работы системы супермаховиков
      • Автономное и резервное электроснабжение
      • Альтернативная энергетика в Америке
    • Энергетическое оборудование
      • Ветродвигатели с вертикальной осью
      • Как экономить на оплате электричества
      • Выбор оборудования альтернативной энергетики
      • Кислотные аккумуляторы
      • Аналоговые зарядные устройства
      • Принцип работы импульсного преобразователя
      • Контроллер в альтернативной энергетике
      • Эксплуатация необслуживаемых аккумуляторов
      • Тепловые реле для защиты электродвигателей
      • Выбор двигателей-генераторов для супермаховиков
      • Водяной тепловой аккумулятор
      • Бензиновый электрогенератор
      • Сборка батареи из аккумуляторов
    • Энергоэффективные технологии
      • Светодиодные лампы преимущества и недостатки
      • Эффективное использование солнечной энергии
      • Особенности и виды светодиодных светильников для ЖКХ
      • Алгоритм работы современного гибридного автомобиля
      • Солнечная баня
      • Возможности комбинированных биогазовых установок
    • Реальное оборудование альтернативной энергетики
      • Мультиметр емкости аккумуляторов для сотовых телефонов
      • Приборы для измерения мощности и энергии
      • Светильники на солнечных батареях
      • Выбор панелей для солнечных батарей
      • Комплектование и испытания солнечных батарей
      • Нагрузочное сопротивление
      • Преобразователь LM2596
      • Цифровые приборы
  • Расчёты
    • Расчёт идей
      • Расчёт суперконденсаторов ё-мобиля
      • Расчёт систем - вечный двигатель
      • Получение водорода из алюминия
      • Расчёт электростанции на термоэлементах
      • Расчёт энергии молнии
    • Расчёт узлов
      • Пример расчёта кабеля и характеристик ветрогенератора
      • Расчёт крановых двигателей
      • Определение мощности счётчиком
      • Расчёт емкости аккумуляторов
      • Расчет аккумуляторов для солнечной электростанции
    • Экономические расчёты
      • Принципы расчёта эффективности альтернативной энергетики
      • Сравнительная оценка стоимости энергии
      • Стоимость нагрева воды
  • Политика и экономика
    • Политика
      • Европа заложник США на пути к мировому господству
      • О законе Димы Яковлева
    • Экономика
      • Коррупция, причины и последствия
      • Некоторые цифры и факты
      • Рыночная экономика, базарный вариант
      • Откуда дровишки в студёную пору
      • Развал строго по плану
  • Разное
    • Ещё одна версия гибели "Курска"
    • Испытание лекарственных средств в России
    • Анекдоты
    • Как разместить статью
    • Реальное и мифическое в пластиковых окнах
    • Мой видеоканал
    • Интересные сайты
  • Отзывы и комментарии
    • Отзывы на "Коррупция причины и последствия"
    • Отзывы на "Европа заложник США на пути к мировому господству"
    • Отзывы на "Развал строго по плану"
    • Отзывы на "Откуда дровишки в студеную пору"
    • Ещё отзывы на "Некоторые особенности альтернативной энергетики"
    • Отзывы на "Рыночная экономика базарный вариант"
    • Отзывы на "В пользу негодных технологий и концепций"
    • Отзывы на "Три дороги Российской нефти"
    • Отзывы на "Испытания лекарственных средств в России"
    • Отзывы на "Некоторые особенности альтернативной энергетики"
  • Впечатления от Америки

ЗДОРОВЬЕ И ДЕНЬГИ ЗДЕСЬ

как оставаться здоровым

Чтоб вы все были здоровы и богаты долгие годы. ЖМИ!

Стационарные супермаховики в энергосистемах

маховик накопитель энергииИспользование супермаховиков для накопления энергии считается самым перспективным. В нужное время значительную часть накопленной энергии можно получить как за короткое, так и за длительное время в зависимости от потребностей. Теоретические расчёты маховика и опыты показывают, что по количеству накопленной энергии на каждый килограмм веса, по продолжительности хранения энергии, сроку службы, маховики могут опережать аккумуляторы, конденсаторы и другие накопители. Но, реально работающие маховики имеют довольно скромные характеристики и вот почему.

Исследованиями накопителей энергии, в том числе и маховиков серьёзно занимался профессор Нурбей Владимирович Гулиа. Практической реализацией его идей занималась американская компания Beacon Power. Её накопители – это емкости-цилиндры, с подвешенными на магнитных подшипниках с супермаховиками внутри.   Выполненные из углеволоконного композита, маховики раскручиваются до 22500 об/мин, вращая ротор мотор-генератора, вырабатывающего ток при подключении нагрузки. При приеме энергии машина раскручивает маховик.

По расчетам Beacon Power супермаховики, объединенные в батарею по 10 накопителей, смогут обеспечивать мощность в 1 мегаватт и запасать энергию в 250 киловатт-часов. Летом 2011г компанией Beacon Power  в городе   Stephentown  (в штате Нью-Йорк) возведен первый в мире кластер из 200 маховичных накопителей. Такой «парк» способен вырабатывать мощность 20МВт, на что был получен государственный кредит для поддержки «зелёных технологий.

Принцип работы маховичных накопителей энергии основан на постепенном раскручивании вращающегося тела за счёт внешней энергии. Использование маховиков позволяет постепенно накапливать энергию при разгоне маховика, а затем отдавать её в виде электрической или механической энергии за короткое или длительное время.

Количество запасённой энергии в маховике зависит от массы, геометрических размеров и скорости вращения. При одинаковой массе больше энергии можно накопить при большей скорости. Но, скорость вращения ограничивается механической прочностью материала. Например, литые металлические диски или цилиндры имеют некоторые внутренние неоднородности и дефекты, которые могут привести к разрушению маховика и повреждению находящихся вблизи предметов. Поэтому проводились серьёзные исследования механической прочности различных материалов.

Основные элементы конструкции супермаховика должны обеспечивать надёжную и длительную работу. Для уменьшения потерь при больших оборотах от трения маховика о воздух, маховик рекомендуется размещать в вакуумной камере. Эта камера должна быть достаточно прочной, чтобы выдерживать атмосферное давление около 10 кг на квадратный сантиметр, а также обеспечить надёжную фиксацию подшипников и вала маховика. Если при аварии не будет разрушений корпуса, то всё равно вся накопленная энергия выделится в виде тепла. Для безопасности при испытаниях герметичную капсулу с маховиком размещают под землёй. Если вал для передачи механической энергии проходит через корпус, то трудно поддерживать вакуум. Приходится дополнительно задействовать вакуумные насосы. Можно разместить двигатель – генератор внутри капсулы, а электричество передавать по проводам, но тогда в вакууме не будет работать воздушное охлаждение и может понадобиться дополнительная система, например, жидкостного охлаждения. С некоторыми дополнительными потерями можно передавать энергию и с помощью вращающегося магнитного поля. Для уменьшения трения в подшипниках рекомендуется использовать магнитную подвеску маховика, которая должна взять на себя всю или часть нагрузки.

маховик для накопления энергииРазработана конструкция супермаховика без механической оси вращения. Намотанный из высокопрочного материала маховик находится в подвешенном состоянии за счёт использования электромагнитов. Маховик вращается за счёт использования вращающегося магнитного поля в обмотках электромагнитов. При работе маховика в качестве генератора, обмотки электромагнитов для съёма вырабатываемой электрической энергии.

Материалы для изготовления маховиков для получения максимального выхода энергии выбираются с учётом удельной прочности материала. Это предел прочности материала, отнесённый к его плотности. Его значение показывает, насколько прочной будет конструкция при заданной массе. Оказалось, что самые распространённые конструкционные материалы как сталь, алюминий и другие, уступают лёгким материалам по способности накапливать энергию в маховиках.

Приведу таблицу по максимальному запасу энергии в маховиках изготовленных из различных материалов. Для сравнения 1 кВт.ч равен 3,6 МДж.

  • Свинец – 0,45 – 0,75 кДж/кг
  • Медь – 3 -5 кДж/кг
  • Сталь – 30 – 50 кДж/кг
  • Титан, дюралюминий, магниевые сплавы 45 – 75 кДж/кг
  • Из берёзы, осины, ели 150 – 200 кДж/кг
  • Бамбук 300 – 500 кДж/кг
  • Стальная лента 100 кДж/кг
  • Стальной трос 300 – 500 кДж/кг
  • Литой кварц 1 МДж/кг
  • Графитное волокно 1 – 1,5 кДж/кг
  • Волокна стеклянных кварцевых нитей до 5 МДж/кг
  • Алмазное волокно 15 МДж/кг
  • Плотно упакованный азот 60 МДж/кг

Для повышения прочности вместо цельных маховиков использовали маховик намотанный из тонкой ленты. Это не только увеличило прочность, но и безопасность маховика при разрыве на предельных скоростях. Лучших характеристик удалось достичь при использовании намотки из троса. Такой маховик оказался в десять раз прочнее цельного кованного. Ещё лучше использовать в качестве материала для намотки маховиков не сталь, а волокна из стеклянных и кварцевых нитей, а также из синтетических материалов, например, кевлара. Прочность и энергоёмкость маховиков из этих материалов на единицу веса оказалась больше, чем у стали. При больших скоростях вращения запас энергии может оказаться, чем у обычных аккумуляторов. Кевлар, довольно дорогой материал, который используется для изготовления специальной защитной одежды для экстремальных видов спорта, бронежилетов. Самым лучшим и прочным материалом для намотки маховиков, со стоимостью в буквальном смысле на вес золота, в настоящее время считается суперкарбон. Теоретически маховики из этого материала могли бы накапливать до 1000 кВт.ч энергии на килограмм веса. Для уменьшения трения о воздух, предполагается размещать такой супермаховик в герметичной вакуумной камере. В интернете была информация, что использование супермаховика в автомобиле позволит накопить в нем такое количество энергии, которого должно хватить на весь срок службу автомобиля. Теоретически энергоемкость маховиков из суперкарбонового волокна может доходить до 2-3 ГДж/кг. Для сравнения килограмм тротила имеет энергоёмкость 15 МДж/кг. Значит, каждый килограмм супермаховика по энергоёмкости будет равен 200 килограмм тротила.

Мечтать, конечно, не вредно, но пора уже и спуститься на грешную землю поближе к реальности и попытаться понять, почему такие устройства не используются.

Недостатки маховиков редко анализируются в литературе. Но, если их не учитывать, то неизбежны серьёзные технические и финансовые просчёты. Поэтому перечислю некоторые основные недостатки маховиков.

  1. Прежде всего, необходимо понимать, что при аварии вся накопленная энергия выделится в лучшем случае в виде тепла, а причин для аварии больше чем достаточно.
  2. Не существует подшипников, способных долго работать при миллионах оборотов в минуту под большой нагрузкой.
  3. Обычно для использования в таких маховиках рекомендуют использовать магнитные подшипники, которые поддерживают на весу вращающийся маховик. При использовании постоянных магнитов трудно обеспечит равномерное магнитное поле по всему диаметру вращения, что приводит к биениям.
  4. Если использовать электромагниты, то даже для того, чтобы просто удерживать вес маховика в повешенном состоянии, нужен постоянно большой расход энергии.
  5. Необходима совершенная система управления электрической энергией для удержания маховика.
  6. Электромагниты обладают индуктивностью, поэтому невозможно очень быстро менять ток в них.
  7. Супермаховики, намотанные из синтетических материалов не обладают магнитными свойствами, чтобы ими можно было управлять с помощью электромагнитных полей магнитных подшипников.
  8. Волокна или ленты для супермаховиков для обеспечения жесткости необходимо наматывать на жесткий каркас, например, из цельного металла, который на разрыв во много раз слабее, чем намотка маховика.
  9. Предлагаемая конструкция супермаховика, не имеющего механической оси вращения и подвешенного в магнитном поле, обладает теми же недостатками, а кроме того, магниты на таком маховике, предназначенные для удержания его в подвешенном состоянии находятся ближе к наружному краю. На них будут действовать силы больше, чем способен выдержать цельный металл, тем более не выдержат крепления магнитов к ободу маховика.
  10. Необходимо обеспечить идельную динамическую балансировку маховика при разных оборотах.
  11. На витом маховике действующие на обмотку силы, способны растягивать волокна или ленты маховика. Должно происходить неравномерное расслоение намотки, что должно привести к разбалансировке, биениям и разрушению конструкции.
  12. Механические силы действуют не только на внешнюю намотку супермаховика, но и на обмотки магнитных подшипников и двигателя-генератора, особенно при быстром подключении нагрузки. Эти силы действуют на не очень прочную электрическую изоляцию и могут повредить её. Выход из строя магнитного подшипника способен привести к аварии с серьёзными разрушениями.
  13. Для работы магнитных подшипников постоянно надо расходовать большое количество энергии.
  14. При вращении металлических частей в магнитном поле возникает индукционный ток, который своим магнитным полем тормозит вращении е и уменьшат КПД системы.
  15. Общее количество энергии, запасенной в супермаховиках невелико по сравнению с количеством энергии, вырабатываемой электростанциями, поэтому система способна сглаживать только кратковременные пики потребления.
  16. Сложная система двигатель-генератор маховика для регулирования отбора электрической энергии из сети и с последующей отдачей энергии в сеть при пиковых нагрузках
  17. Про вес всей системы определяется общим количеством всего используемого оборудования, что снижает отношение накопленной энергии к массе всей системы.
  18. Целый ряд причин, ограничивающих применение маховиков на транспорте.

Все эти недостатки привели к тому, что система на супермаховиках для накопления в них электрической энергии и передачи её в сеть оказалась недостаточно эффективной и надёжной. Супермаховики оказались невостребованными и кампания Beacon Power, получившая государственный кредит на 43 млн. $, уже 30 октября 2011 года заявила о банкротстве.

Компонент комментариев CComment

Авторизация

Регистрация
  • Забыли логин?
  • Забыли пароль?

Самые читаемые

  • Контакты
  • Ложь и правда о патентовании
  • Предотвращение снижения плодородия почвы за счет использования возобновляемых источников энергии
  • Использование естественного холода
  • Выбор двигателей-генераторов для супермаховиков

Новое на сайте

Впечатления от Америки 03 марта 2020
Возможности комбинированных биогазовых установок 02 декабря 2019
BEVERLee Club в Таганроге 19 июня 2019
Ложь и правда о патентовании 24 июля 2018
Секреты бестопливных генераторов энергии 28 июня 2018

Copyright © 2018 Сергей Горенко | «Копирование и иное использование материалов без разрешения запрещено»

Анализ сайта altinfoyg.ru

  • Главная
  • О сайте
  • Интересные сайты
  • Сотрудничество
  • Контакты
  • Карта сайта