Peranti storan tenaga kinetik untuk industri kuasa

Topik meningkatkan kecekapan tenaga mungkin tidak akan kehilangan kaitannya. Disebabkan fakta ini, banyak institusi hari ini sedang membangunkan peranti storan tenaga yang lebih cekap. Dan salah satu penyelesaian yang menjanjikan dalam bidang ini ialah penggunaan storan tenaga kinetik (dalam gerakan) berdasarkan roda tenaga bertenaga tinggi.

Bidang penggunaannya boleh berbeza-beza daripada bekalan kuasa kecil bebas yang tidak terganggu untuk isi rumah persendirian kepada pemasangan industri besar yang mengumpul tenaga semasa putaran roda tenaga dan pada masa yang tepat melepaskannya pada tahap kuasa yang diperlukan, melindungi rangkaian daripada lonjakan voltan.

Kelebihan unit sedemikian ialah roda tenaga besar dapat menukar tenaga kinetik terkumpul dengan segera kepada tenaga elektrik, dengan itu menyediakan peralatan pengguna dengan kuasa yang diperlukan.

Peranti sedemikian dicirikan oleh kos operasi yang minimum, tahap automasi yang tinggi dan tidak memerlukan penyelenggaraan biasa.

Selepas mengecas ke kapasiti penuh dalam beberapa minit, roda tenaga akan melepaskan tenaga yang disimpan jika diperlukan selama beberapa saat, manakala parameter operasi biasa rangkaian mungkin tidak menahan arus puncak yang tinggi.

Bagaimana ia berfungsi

Roda tenaga menerima putaran daripada mesin elektrik melalui aci atau melalui mekanisme penghantaran lain dan, jika perlu, memberikan tenaga terkumpul melalui aci dalam mod penjana, dan mesin yang memutarkan roda tenaga itu sendiri boleh berfungsi pada masa itu sebagai penjana.

Sistem kawalan automatik dengan penderia untuk mengawal parameter akan menjadikan proses mendapatkan kelajuan selamat dan dalam situasi kritikal akan bertindak balas terhadap pencapaian kelajuan putaran roda tenaga yang berbahaya dan keperluan untuk segera beralih kepada mod mengembalikan tenaga kinetik terkumpul.

Ciri dan keupayaan

Dengan cara ini, peranti storan kinetik membolehkan untuk menyelesaikan masalah pengumpulan, penyimpanan sementara dan penukaran tenaga seterusnya untuk memastikan mod kuasa peralatan yang optimum, walaupun dengan parameter yang sangat tidak standard. Akibatnya, julat terluas kemungkinan aplikasi penyelesaian teknikal ini dilindungi.

Penukar elektromekanikal jenis ini mempunyai beberapa kelebihan. Keamatan tenaga khusus peranti storan kinetik adalah lebih tinggi daripada kapasitor, dan dari segi kuasa tertentu (arus) yang dihantar ke beban, ia mendahului kedua-dua bateri asid dan sel bahan api.

Pada masa yang sama, peranti storan kinetik adalah padat, mesra alam, mempunyai kecekapan kira-kira 90%, mempunyai hayat perkhidmatan yang panjang lebih daripada 10 tahun, mudah diselenggara, dan sumber kerja hampir tidak terhad, di samping itu, sistem penyejukan adalah seratus kali lebih murah daripada peranti storan aruhan superkonduktor (SPIN). …

Pusat perubatan, kemudahan nuklear, pusat penyimpanan data, gudang bank, industri kimia—di mana-mana sahaja sandaran tenaga diperlukan untuk memberi kuasa kepada pengguna kritikal, peranti storan kinetik akan berguna. Apa yang boleh kita katakan tentang mengimbangi beban puncak untuk sistem kuasa besar, itulah sebabnya berlaku gangguan bekalan elektrik ke seluruh kawasan bandar.

Apa yang digunakan sekarang

Selama sepuluh tahun, pembangunan peranti storan kinetik tidak berhenti di beberapa wilayah di dunia, terutamanya di Amerika Syarikat dan Jerman, dan dalam beberapa tahun kebelakangan ini di Rusia.

ATZ Jerman menghasilkan 20 pemacu MJ yang mampu menyalurkan kuasa sehingga 250 kW, dilengkapi dengan sistem penyegerakan grid. Di samping itu, dimensi peranti tidak melebihi 1.5 meter.

Roda tenaga pemacu diperbuat daripada gentian karbon berkekuatan tinggi dan dipasang pada penggantungan seramik HTSC. Mesin elektrik yang mempercepatkan roda tenaga ATZ dan menjana tenaga elektrik sudah lengkap berdasarkan magnet nadir bumi kekal.

American Beacon Power menghasilkan peranti storan silinder untuk 6 kWj dan 25 kWj yang boleh digunakan dalam kelompok untuk memastikan kestabilan parameter semasa dalam grid elektrik perindustrian negara.

Peringkat reka bentuk KNE

Apabila mereka bentuk peranti storan kinetik, pemaju menyelesaikan masalah kejuruteraan berikut: mengira penjana motor, pilih galas, mengira roda tenaga, serta sistem penyejukan, pemantauan dan kawalan, dan kemudian teruskan ke pengeluaran.

Berdasarkan tujuan model pemacu tertentu, mesin elektrik yang disepadukan di dalamnya boleh berbeza pada dasarnya. Walau bagaimanapun, terdapat kelebihan yang tidak dapat dinafikan mesin elektrik segerak… Dalam mesin segerak, tiada berus, dan magnet kekal pemutar memungkinkan untuk memperoleh kuasa khusus yang tinggi bagi penjana motor.

Galas dan suspensi paling sesuai untuk galas bukan sentuhan, seperti yang berasaskan superkonduktor suhu tinggi (HTSC).

Walaupun sistem sedemikian memerlukan penyejukan khas, ia tetap stabil dengan sempurna tanpa bekalan kuasa: induktor set magnet kekal berinteraksi dengan matriks HTSP dalam keadaan superkonduktor. Tiada kehilangan geseran, walaupun di udara, getaran adalah minimum walaupun pada kelajuan tinggi, dan struktur dipusatkan secara automatik semasa operasi.

Contoh peranti yang dibangunkan di MAI Rusia

Medan magnet magnet kekal berinteraksi dengan blok HTSP yang diaktifkan, dan selepas memasang sokongan, roda tenaga hanya bersandar pada cryostat (melayang di atasnya pada jarak kurang daripada 1 cm), sambil tidak bergerak ke arah jejari.

Interaksi elektromagnet stator dan kutub rotor menghasilkan tork terhasil yang mempercepatkan roda tenaga dan dengan itu memberi tenaga kepada pemacu.Dan oleh kerana tiada kerugian dalam sokongan yang terkumpul dalam bentuk kinetik, tenaga disimpan untuk masa yang lama dan, jika perlu, digunakan dengan penukaran kepada mod penjana.

Dalam proses mengumpul tenaga 500 kJ nominal penuh, roda tenaga dipercepatkan dalam 300 saat hingga 6000 pusingan seminit. Ia boleh dengan mudah membekalkan kuasa 10 kW selama 25 saat secara berterusan, memandangkan kuasa undian yang diambil dari loji adalah masing-masing 250 kJ, beban 1 kW boleh dijamin akan dibekalkan selama 4 minit.

Kekerapan voltan input semasa mengecas ialah 50 Hz pada voltan sesalur standard 220-240 volt. Roda tenaga mempunyai berat 100 kg dan momen inersia adalah lebih kurang 3.6 kg * m2.

Bagi mod penjana, frekuensi semasa semasa pemilihan ialah 200 Hz pada tiga fasa pada voltan dari 160 hingga 240 volt. Kuasa undian maksimum untuk pemilihan ialah 11 kW.

Prospek untuk Rusia dan CIS

Baru-baru ini, syarikat Rusia Kinetic Power telah mencipta versi peranti storan tenaga kinetik pegunnya sendiri berdasarkan roda tenaga super. Satu peranti storan sedemikian mampu menyimpan sehingga 100 kWj tenaga dan menyediakan kuasa jangka pendek sehingga 300 kW.

Dalam keadaan pasaran Rusia, sekumpulan beberapa peranti storan tersebut dapat menyamakan heterogenitas harian beban elektrik seluruh rantau, menggantikan loji kuasa pam yang mahal dan besar.

Selain itu, seperti yang dinyatakan di awal, peranti storan kinetik boleh digunakan untuk memberikan kuasa tanpa gangguan kepada peralatan dengan tahap tanggungjawab tertinggi.Ciri unik perkembangan ini memastikan tindak balas peranti pada tahap seperseratus saat, yang membolehkan pengguna tidak mengganggu bekalan kuasa untuk satu saat.