Pokiaľ ide o potrebu nejako akumulovať energiu, mnohí okamžite začnú premýšľať o batérii. Samozrejme, čo iného by to mohlo byť. Existuje však aj iná metóda, ktorá sa často nevyužíva, ale zároveň má veľmi dobré vyhliadky. Najmä na pozadí vývoja iných technológií. Takýto vývoj sa dokonca využil pri výrobe verejnej a nákladnej dopravy. Ich pôvod siaha až do Sovietskeho zväzu, ale v poslednej dobe sa táto technológia začína používať čoraz častejšie. Pred niekoľkými rokmi, keď to nariadenia dovoľovali, sa používala aj vo Formule 1. Otvorme závoj tajomstva a povedzme, ako tento pomerne jednoduchý, ale dômyselný vynález funguje, ao osobe, ktorá mu zasvätila svoj život.
Čo je zotrvačník?
Dnes budeme hovoriť o super zotrvačníkoch a ich tvorcovi Nurbey Gulia. Aj keď sa zdá, že zotrvačník je niečo zastarané a čisto technické, má svoje miesto aj v novom elektrickom svete.
Samotné zotrvačníky boli vynájdené veľmi dávno a boli dokonca úspešne použité v priemysle týchto rokov. Existujú dokonca nálezy v Mezopotámii a starej Číne, ktoré potvrdzujú použitie takýchto zariadení. Je pravda, že potom boli vyrobené z pálenej hliny alebo dreva a vykonávali ďalšie funkcie.
Kde sa používajú zotrvačníky?
Vďaka svojej mohutnosti a fyzikálnym zákonom, ktoré sprevádzajú pohyb zotrvačníka, našlo uplatnenie v mnohých moderných mechanizmoch - od dopravy po priemysel.
Propagačné video:
Najjednoduchšou aplikáciou je udržiavanie rýchlosti otáčania hriadeľa, na ktorom je namontovaný zotrvačník. To sa môže hodiť, keď je stroj v prevádzke. Najmä v tých chvíľach, keď dochádza k prudkému zaťaženiu a je potrebné zabrániť poklesu rýchlosti. Ukázalo sa, že tento druh klapky.
Pravdepodobne najbežnejším miestom, kde sa nachádzajú zotrvačníky, je spaľovací motor automobilu. Umožňuje udržať otáčky motora, keď je spojka vypnutá. Znižuje to vplyv na prevodovku, pretože k zaradeniu prevodových stupňov dochádza, keď motor beží nad voľnobežnými otáčkami. Okrem toho sa dosiahne väčšie pohodlie a plynulejší pohyb. Je pravda, že v pretekárskych automobiloch je zotrvačník veľmi odľahčený, aby sa znížila hmotnosť a zvýšila rýchlosť, akou sa motor točí.
Zotrvačník osobného automobilu.
Na stabilizáciu pohybu sa často používajú aj zotrvačníky. Deje sa tak v dôsledku skutočnosti, že koleso, ktoré je zotrvačníkom, vytvára pri otáčaní gyroskopický efekt. Vytvára silný odpor, keď sa ho snaží nakloniť. Tento efekt je možné ľahko pociťovať napríklad otáčaním kolesa na bicykli a jeho pokusom o jeho sklopenie alebo zdvihnutím fungujúceho pevného disku.
Takáto sila narúša ovládanie motocykla, čo núti uchýliť sa k protibežnému ovládaniu, najmä pri vysokej rýchlosti, ale veľa pomáha napríklad stabilizovať loď počas rozjazdu. Zavesením takého zotrvačníka a zohľadnením toho, že je vždy v rovnakej polohe vzhľadom na horizont, môžete opraviť jeho odchýlky od tela objektu a porozumieť jeho polohe v priestore. Použitie takýchto vlastností zotrvačníka je v letectve relevantné. Poloha trupu lietadla vo vesmíre určuje rotujúci zotrvačník.
Super zotrvačník Gulia
Po pomerne dlhom úvode a pozadí si povedzme priamo o super zotrvačníkoch a o tom, ako pomáhajú šetriť energiu bez toho, aby na to mali v zložení nejaké chemické zlúčeniny.
Nurbey Gulia - vytvoril a propaguje myšlienku super zotrvačníka ako zariadenia na ukladanie energie.
Super zotrvačník je typ zotrvačníka určený na skladovanie energie. Je špeciálne navrhnutý tak, aby ukladal čo najviac energie bez potreby akéhokoľvek iného účelu.
Tieto zotrvačníky sú ťažké a veľmi rýchlo sa otáčajú. Vzhľadom na to, že rýchlosť otáčania je veľmi vysoká, existuje riziko podtlaku v štruktúre, ale je to tiež premyslené. Samotný zotrvačník pozostáva zo stočených závitov oceľovej plastovej pásky alebo kompozitných materiálov. Okrem toho, že takáto štruktúra je silnejšia ako monolitická, je stále ničená. To znamená, že v prípade delaminácie sa zotrvačník jednoducho spomalí a zapletie sa do vlastných častí. Nemyslím si, že stojí za to vysvetliť, že prasknutie zotrvačníka, ktoré rotuje pri desiatkach tisíc otáčok za minútu a váži najmenej desiatky kilogramov, je spojené s veľmi vážnymi dôsledkami.
Navyše, aby ste zaistili ešte väčšiu bezpečnosť, môžete umiestniť systém s takým zotrvačníkom do obrnenej kapsuly a pochovať ju niekoľko metrov v zemi. V tomto prípade pohybujúce sa prvky určite nebudú môcť osobe ublížiť.
Ďalšou výhodou použitia pancierovej kapsuly bude vytvorenie vákua v nej, ktoré významne zníži účinok vonkajších síl na pohyb. Jednoducho povedané, týmto spôsobom môžete minimalizovať alebo úplne odstrániť odpor plynného média (v obvyklom prípade vzduchu).
Takto funguje superzotrvačník Gulia.
Odpor ložísk, na ktorých je namontovaný zotrvačník, pôsobí tiež ako ďalšie sily, ktoré bránia rotácii. Môže sa však namontovať na magnetické odpruženie. V tomto prípade sú sily vplyvu obmedzené na také minimum, ktoré je možné zanedbať. Z tohto dôvodu sa také zotrvačníky môžu striedať mesiace. Okrem toho vám magnetické odpruženie umožňuje starať sa o opotrebenie systému. Opotrebovaný je iba generátor.
Je to generátor, ktorý je prvkom, ktorý vám umožňuje vyrábať elektrinu. Jednoducho sa pripája k zotrvačníku a prijíma rotáciu, ktorá sa naň prenáša, vytvára elektrinu. Ukázalo sa, že ide o analógový zdroj konvenčného generátora, iba na to nemusíte spaľovať palivo.
Aby sa akumulovala energia bez zaťaženia, zotrvačník sa točí a tak „drží náboj“. Kombinovaná verzia je tiež možná analogicky s konvenčnými batériami, ktoré môžu súčasne vydávať energiu a nabíjať sa. Na roztočenie zotrvačníka sa používa motorový generátor, ktorý dokáže roztočiť zotrvačník aj energiu jeho rotácie.
Takéto systémy sú relevantné pre skladovanie energie v domácnostiach a v systémoch nabíjania. Napríklad podobný systém, ako ho navrhli technici Škoda, by sa mal používať na nabíjanie automobilov. Počas dňa sa zotrvačník roztočí a večer dáva poplatok elektrickým vozidlám bez toho, aby večer a v noci zaťažil mestskú sieť. V takom prípade môžete nabíjať pomaly z jedného zotrvačníka alebo rýchlo z niekoľkých, z ktorých bude „odstránených viac elektrickej energie“.
Super účinnosť zotrvačníka
Účinnosť super zotrvačníkov pre všetky ich zdanlivé archaizmy dosahuje veľmi vysoké hodnoty. Ich účinnosť dosahuje 98 percent, o čom ani nesnívajú bežné akumulátory. Mimochodom, samovybíjanie takýchto batérií nastáva rýchlejšie ako strata rýchlosti dobre vyrobeného zotrvačníka vo vákuu a na magnetickom odpružení.
Pamätáte si staré časy, keď ľudia začali ukladať energiu prostredníctvom zotrvačníkov. Najjednoduchším príkladom sú hrnčiarske kolesá, ktoré sa točili a otáčali, zatiaľ čo remeselník pracoval na ďalšej lodi.
Už sme zistili, že konštrukcia super zotrvačníka je pomerne jednoduchá, má vysokú účinnosť a je relatívne lacná, ale má jednu nevýhodu, ktorá ovplyvňuje účinnosť jej použitia a stojí v ceste hromadnému osvojeniu. Presnejšie povedané, existujú dve takéto nevýhody.
Zotrvačník pásu.
Hlavná bude rovnaký gyroskopický efekt. Ak je to na lodiach užitočná vedľajšia vlastnosť, potom v cestnej doprave bude značne zasahovať a bude potrebné používať zložité systémy odpruženia. Druhou nevýhodou bude nebezpečenstvo požiaru v prípade zničenia. Vzhľadom na vysokú mieru deštrukcie budú aj zložené zotrvačníky generovať veľké množstvo tepla v dôsledku trenia s vnútornou stranou obrnenej kapsuly. V stacionárnom zariadení to nebude veľký problém, pretože sa dá vytvoriť hasiaci systém, ale v doprave to môže spôsobiť veľa ťažkostí. V doprave je navyše riziko zničenia vyššie v dôsledku vibrácií počas pohybu.
Kde sa používajú super zotrvačníky?
Po prvé, N. V. Gulia chcel svoj vynález využiť v doprave. Dokonca bolo vyrobených a testovaných niekoľko prototypov. Napriek tomu systémy neprekročili testovanie. Použitie tohto spôsobu ukladania energie sa však našlo v inej oblasti.
Takže v USA v roku 1997 urobila spoločnosť Beacon Power veľký krok vo vývoji super zotrvačníkov pre použitie v elektrárňach na priemyselnej úrovni. Tieto super zotrvačníky mohli ukladať energiu až do 25 kWh a mali výkon až do 200 kW. Výstavba elektrárne s výkonom 20 MW sa začala v roku 2009. Musela vyrovnať vrcholy zaťaženia elektrickej siete.
Podobné projekty existujú aj v Rusku. Napríklad, pod vedeckým dohľadom samotného N. Gulia, spoločnosť Kinetic Power vytvorila svoju vlastnú verziu stacionárnych zariadení na uchovávanie kinetickej energie založenú na super zotrvačníku. Jeden pohon môže uchovávať až 100 kWh energie a poskytovať výkon až 300 kW. Systém takýchto zotrvačníkov môže zabezpečiť vyrovnanie dennej nehomogenity elektrického zaťaženia celej oblasti. Takže môžete úplne opustiť veľmi drahé prečerpávacie elektrárne.
Taktiež je možné použiť super zotrvačníky na objektoch, kde je potrebná nezávislosť od elektrických sietí a záložná energia. Tieto systémy sú veľmi citlivé. Je to doslova zlomok sekundy a umožňuje vám poskytnúť skutočne nepretržitú silu.
Takýto nápad „neprišiel“. Môže to fungovať s vlakmi?
Ďalším miestom použitia Super zotrvačníka je železničná doprava. Na brzdiace vlaky sa vynakladá veľa energie, a ak ich nestrácate, zohrievate brzdové mechanizmy a roztočíte zotrvačník, nahromadená energia sa potom môže minúť na získanie rýchlosti. Hovoríte, že systém zavesenia bude z hľadiska prepravy veľmi krehký a budete mať pravdu, ale v tomto prípade môžeme hovoriť aj o ložiskách, pretože jednoducho nie je potrebné dlho skladovať energiu a straty z ložísk nebudú v takom časovom období také veľké. Táto metóda vám však umožňuje ušetriť 30 percent energie spotrebovanej vlakom na pohyb.
Ako vidíte, systémy super zotrvačníkov majú veľa výhod a veľmi málo nevýhod. Z toho môžeme vyvodiť záver, že získajú popularitu, budú lacnejšie a rozšírenejšie. Toto je ten istý prípad, keď vám vlastnosti hmoty a fyzikálne zákony, známe ľuďom z dávnych čias, umožňujú prísť s niečím novým. Výsledkom je úžasná symbióza mechaniky a elektriky, ktorej potenciál ešte nebol úplne odhalený.
Artem Sutyagin