Когато става въпрос за необходимостта от някакво натрупване на енергия, мнозина веднага започват да мислят за батерията. Разбира се, какво друго може да бъде. Въпреки това има друг метод, който не се използва много често, но в същото време има много добри перспективи. Особено на фона на развитието на други технологии. Подобни разработки бяха използвани дори при производството на обществен и товарен транспорт. Техният произход датира от Съветския съюз, но наскоро технологията започва да се използва все по-често. Преди няколко години, когато регулациите позволяват, той се използва дори във Формула 1. Нека отворим булото на секретността и да ви разкажем как работи това доста просто, но гениално изобретение и за човек, посветил живота си на това.
Какво е маховик?
Днес ще говорим за супер маховици и техния създател Nurbey Gulia. Въпреки че изглежда, че маховикът е нещо остаряло и чисто техническо, то има място и в новия електрически свят.
Самите маховици са изобретени много отдавна и дори успешно се използват в индустрията на онези години. Има дори находки в Месопотамия и древен Китай, които потвърждават използването на такива устройства. Вярно, тогава те бяха направени от печена глина или дърво и изпълняваха други функции.
Къде се използват маховици?
Поради своята масивност и законите на физиката, които съпътстват движението на маховик, той намери приложение в много съвременни механизми - от транспорт до индустрия.
Промоционално видео:
Най-простото приложение е да се поддържа скоростта на въртене на вала, върху който е монтиран маховикът. Това може да ви е полезно, докато машина работи. Особено в онези моменти, когато изпитва остри натоварвания и е необходимо да се предотврати спад в скоростта. Оказва се, този вид амортисьор.
Вероятно най-често срещаното място, където се намират маховици, е в двигателя с вътрешно горене на автомобила. Това позволява поддържането на оборотите на двигателя при изключване на съединителя. Това намалява въздействието върху трансмисията, тъй като смяната на предавката става, докато двигателят работи над празен ход. Освен това се постига по-голям комфорт и по-плавно движение. Вярно е, че при състезателните автомобили маховикът е много по-олекотен, за да намали теглото и да увеличи скоростта, с която се върти двигателят.
Маховик на лек автомобил.
Също така маховиците често се използват за стабилизиране на движението. Това се случва поради факта, че колелото, което е маховикът, създава жироскопичен ефект при въртене. Създава силна устойчивост, когато се опитвате да го наклоните. Този ефект може лесно да се почувства, например, като завъртите колело за велосипеди и се опитате да го наклоните или като вземете работещ твърд диск.
Подобна сила пречи на управлението на мотоциклета, принуждавайки се да прибягва до противоуправление, особено при висока скорост, но помага много, например, за стабилизиране на кораба по време на търкаляне. Също така, като окачите такъв маховик и вземете предвид, че той е винаги в едно и също положение спрямо хоризонта, можете да фиксирате отклоненията му от тялото на обекта и да разберете неговото положение в пространството. Използването на такива свойства на маховик е от значение в авиацията. Именно въртящият се маховик ще определи положението на фюзелажа на самолета в космоса.
Супер маховик Гулия
Сега, след доста дълго въведение и предистория, нека поговорим директно за супер маховиците и как те помагат да се запази енергията, без да има химически съединения в състава си за това.
Nurbey Gulia - създава и популяризира идеята за супер маховик като устройство за съхранение на енергия.
Супер маховик е вид маховик, предназначен за съхранение на енергия. Той е специално създаден, за да съхранява възможно най-много енергия, без да е необходимо друго.
Тези маховици са тежки и се въртят много бързо. Поради факта, че скоростта на въртене е много висока, съществува риск от вакуум в структурата, но това също е обмислено. Самият маховик се състои от навити завои от стоманена пластмасова лента или композитни материали. В допълнение към факта, че подобна структура е по-силна от монолитна, тя все още постепенно се разрушава. Тоест, в случай на отлагане, маховикът просто ще се забави и ще се заплете в собствените си части. Не мисля, че си струва да обясняваме, че разкъсването на маховик, който се върти с десетки хиляди оборота в минута и тежи поне десетки килограми, е изпълнен с много сериозни последици.
Освен това, за да осигурите още по-голяма безопасност, можете да поставите система с такъв маховик в бронирана капсула и да я заровите на няколко метра в земята. В този случай движещите се елементи определено няма да могат да навредят на човек.
Допълнително предимство при използването на бронирана капсула ще бъде създаването на вакуум в нея, което значително ще намали ефекта на външните сили върху движението. Просто казано, по този начин можете да намалите или премахнете напълно съпротивлението на газообразната среда (в обичайния случай на въздух).
Ето как работи супер маховикът на Гулия.
Съпротивлението на лагерите, върху които е монтиран маховикът, също действа като допълнителни сили, които пречат на въртенето. Но може да се монтира на магнитно окачване. В този случай силите на влияние се свеждат до такъв минимум, който може да бъде пренебрегнат. Именно поради тази причина такива маховици могат да се въртят с месеци. В допълнение, магнитното окачване ви позволява да не се притеснявате от износването на системата. Само генераторът е износен.
Именно генераторът е този елемент, който ви позволява да генерирате електричество. Той просто се свързва с маховика и получава въртенето, предавано на него, генерира електричество. Оказва се, аналог на конвенционален генератор, само за това не е необходимо да изгаряте гориво.
За да съхранява енергия, когато няма натоварване, маховикът се завърта и по този начин „задържа заряда“. Всъщност комбинирана версия е възможна и по аналогия с конвенционалните батерии, които могат едновременно да отделят енергия и да се зареждат. За завъртане на маховика се използва моторен генератор, който може едновременно да върти маховика и да поеме енергията на неговото въртене.
Такива системи са от значение за съхранение на енергия в домакинствата и за зареждане на системи. Например, подобна система, замислена от инженерите на Skoda, трябва да се използва за зареждане на автомобили. През деня маховикът се върти, а вечер дава зареждане на електрическите автомобили, без да зарежда градската мрежа вечер и през нощта. В този случай можете да зареждате бавно от един маховик или бързо от няколко, от които повече електричество ще бъде „отстранено”.
Супер ефективност на маховика
Ефективността на супер маховиците за целия им привидно архаизъм достига много високи стойности. Ефективността им достига 98 процента, за което дори обикновените батерии за съхранение не се мечтаят. Между другото, саморазреждането на такива батерии също става по-бързо от загубата на скорост на добре направен маховик във вакуум и на магнитно окачване.
Можете да си спомните старите дни, когато хората започнаха да съхраняват енергия чрез маховици. Най-простият пример са грънчарските колела, които се въртяха и завъртяха, докато майсторът работеше на следващия съд.
Вече установихме, че дизайнът на супер маховик е доста прост, той има висока ефективност и в същото време е сравнително евтин, но има един недостатък, който се отразява на ефективността на използването му и пречи на масовото възприемане. По-точно има два такива недостатъка.
Колан маховик.
Основният ще бъде същия жироскопичен ефект. Ако на корабите това е полезно странично свойство, тогава при автомобилния транспорт това ще се намеси значително и ще е необходимо да се използват сложни системи за окачване. Вторият недостатък ще бъде опасността от пожар в случай на унищожаване. Поради високата степен на унищожаване, дори съставените маховици ще генерират голямо количество топлина поради триене върху вътрешността на бронираната капсула. В стационарно съоръжение това няма да бъде голям проблем, тъй като може да се направи система за гасене на пожар, но в транспорта може да създаде много трудности. Освен това в транспорта рискът от унищожаване е по-висок поради вибрации по време на движение.
Къде се използват супер маховици?
На първо място, Н. В. Гуля искаше да използва изобретението си в транспорта. Няколко прототипа дори бяха изградени и тествани. Въпреки това системите не надхвърлиха тестовете. Но използването на този метод за съхранение на енергия беше намерено в друга област.
Така в САЩ през 1997 г. Beacon Power направи голяма стъпка в разработването на супер маховици за използване в електроцентрали на индустриално ниво. Тези супер маховици могат да съхраняват енергия до 25 кВтч и имат мощност до 200 кВт. Строителството на централата с мощност 20 MW започна през 2009 г. Тя трябваше да изравнява пиковете на натоварването на електрическата мрежа.
Подобни проекти има и в Русия. Например, под научния надзор на самия Н. В. Гулия, Kinetic Power създаде своя собствена версия на стационарни устройства за съхранение на кинетична енергия, базирана на супер маховик. Едно задвижване може да съхранява до 100 kWh енергия и да осигурява мощност до 300 kW. Системата от такива маховици може да осигури изравняване на дневната нехомогенност на електрическото натоварване на цял регион. Така че можете напълно да се откажете от много скъпите електроцентрали за изпомпване.
Възможно е също така да използвате супер маховици върху обекти, където е необходима независимост от електрическите мрежи и резервното захранване. Тези системи са много отзивчиви. Това буквално е част от секундата и ви позволява да осигурите наистина непрекъсната мощност.
Такава идея „не се появи“. Може ли да работи с влакове?
Друго място, където може да се използва Супер маховикът, е железопътният транспорт. Много енергия се изразходва за спирачни влакове и ако не я пропилявате, загрявайки спирачните механизми, но завъртете маховика, натрупаната енергия може след това да се изразходва за набиране на скорост. Ще кажете, че системата за окачване ще бъде много крехка за транспорт и ще сте прави, но в този случай е възможно да се говори за лагери, тъй като просто няма нужда да съхранявате енергия за дълго време и загубите от лагери няма да са толкова големи за такъв период от време. Но този метод ви позволява да спестите 30 процента от енергията, консумирана от влака за движение.
Както можете да видите, системите за супер маховик имат много предимства и много малко недостатъци. От това можем да заключим, че те ще придобият популярност, ще станат по-евтини и по-широко разпространени. Това е самият случай, когато свойствата на материята и законите на физиката, познати на хората от древни времена, ви позволяват да излезете с нещо ново. В резултат на това получихте удивителна симбиоза от механика и електричество, потенциалът на която все още не е напълно разкрит.
Артем Сутягин