Als het gaat om de noodzaak om op de een of andere manier energie te verzamelen, beginnen velen onmiddellijk aan de batterij te denken. Wat kan het natuurlijk nog meer zijn. Desalniettemin is er een andere methode die niet vaak wordt gebruikt, maar die tegelijkertijd zeer goede vooruitzichten biedt. Zeker tegen de achtergrond van de ontwikkeling van andere technologieën. Dergelijke ontwikkelingen werden zelfs toegepast bij de productie van openbaar vervoer en goederenvervoer. Hun oorsprong gaat terug tot de Sovjet-Unie, maar sinds kort wordt de technologie steeds vaker gebruikt. Enkele jaren geleden, toen de regelgeving het toeliet, werd het zelfs in de Formule 1 gebruikt. Laten we de sluier van geheimhouding openen en u vertellen hoe deze vrij eenvoudige maar ingenieuze uitvinding werkt, en over een persoon die zijn leven hieraan heeft gewijd.
Wat is een vliegwiel?
Vandaag zullen we praten over supervliegwielen en hun maker Nurbey Gulia. Hoewel het vliegwiel iets achterhaald en puur technisch lijkt, heeft het ook een plek in de nieuwe elektrische wereld.
De vliegwielen zelf zijn al heel lang geleden uitgevonden en werden zelfs met succes toegepast in de industrie van die jaren. Er zijn zelfs vondsten in Mesopotamië en het oude China die het gebruik van dergelijke apparaten bevestigen. Toegegeven, toen waren ze gemaakt van gebakken klei of hout en vervulden ze andere functies.
Waar worden vliegwielen gebruikt?
Vanwege zijn massaliteit en de wetten van de fysica die de beweging van een vliegwiel vergezellen, heeft het toepassing gevonden in veel moderne mechanismen - van transport tot industrie.
Promotie video:
De eenvoudigste toepassing is het handhaven van de rotatiesnelheid van de as waarop het vliegwiel is gemonteerd. Dit kan handig zijn als een machine draait. Zeker op die momenten dat het forse belastingen ervaart en het nodig is om een daling van de snelheid te voorkomen. Het blijkt zo'n domper te zijn.
Waarschijnlijk de meest voorkomende plaats waar vliegwielen worden gevonden, is in de verbrandingsmotor van een auto. Hiermee kan het motortoerental worden gehandhaafd wanneer de koppeling wordt ontkoppeld. Dit vermindert de impact op de transmissie, aangezien het schakelen plaatsvindt terwijl de motor hoger dan stationair draait. Bovendien worden meer comfort en soepelere bewegingen bereikt. Het is waar dat in racewagens het vliegwiel erg licht is om het gewicht te verminderen en de snelheid waarmee de motor draait te verhogen.
Vliegwiel van een personenauto.
Ook worden vliegwielen vaak gebruikt om beweging te stabiliseren. Dit gebeurt doordat het wiel, dat het vliegwiel is, een gyroscopisch effect creëert tijdens het draaien. Het creëert een sterke weerstand bij het kantelen. Dit effect is bijvoorbeeld gemakkelijk voelbaar door een fietswiel te laten draaien en te proberen te kantelen, of door een werkende harde schijf op te pakken.
Een dergelijke kracht belemmert de controle over de motorfiets en dwingt tot tegensturen, vooral bij hoge snelheid, maar het helpt bijvoorbeeld veel om het schip tijdens het rollen te stabiliseren. Door een dergelijk vliegwiel op te hangen en er rekening mee te houden dat het zich altijd in dezelfde positie ten opzichte van de horizon bevindt, kunt u de afwijkingen van het lichaam van het object corrigeren en de positie in de ruimte begrijpen. Het gebruik van dergelijke eigenschappen van een vliegwiel is relevant in de luchtvaart. Het is het roterende vliegwiel dat de positie van de vliegtuigromp in de ruimte bepaalt.
Super vliegwiel Gulia
Laten we nu, na een vrij lange introductie en achtergrond, direct praten over supervliegwielen en hoe ze helpen energie te besparen zonder hiervoor enige chemische verbindingen in hun samenstelling te hebben.
Nurbey Gulia - creëerde en promoot het idee van een supervliegwiel als een energieopslagapparaat.
Een supervliegwiel is een soort vliegwiel dat is ontworpen voor energieopslag. Het is speciaal ontworpen om zoveel mogelijk energie op te slaan zonder dat er een ander doel voor nodig is.
Deze vliegwielen zijn zwaar en draaien erg snel. Doordat de rotatiesnelheid erg hoog is, bestaat er kans op vacuüm in de constructie, maar ook hier is over nagedacht. Het vliegwiel zelf bestaat uit opgerolde windingen van stalen plastic tape of composietmaterialen. Naast het feit dat een dergelijke structuur sterker is dan een monolithische, wordt deze nog steeds geleidelijk vernietigd. Dat wil zeggen, in het geval van delaminatie zal het vliegwiel gewoon vertragen en in zijn eigen onderdelen verstrikt raken. Ik denk niet dat het de moeite waard is om uit te leggen dat een breuk van een vliegwiel dat met tienduizenden omwentelingen per minuut draait en op zijn minst tientallen kilo's weegt, zeer ernstige gevolgen heeft.
Daarnaast kun je voor nog meer veiligheid een systeem met zo'n vliegwiel in een gepantserde capsule plaatsen en deze enkele meters in de grond begraven. In dit geval zullen de bewegende elementen zeker geen persoon kunnen schaden.
Een bijkomend voordeel van het gebruik van een gepantserde capsule is dat er een vacuüm in wordt gecreëerd, waardoor het effect van externe krachten op beweging aanzienlijk wordt verminderd. Simpel gezegd, op deze manier kunt u de weerstand van het gasvormige medium (in het gebruikelijke geval van lucht) minimaliseren of volledig verwijderen.
Dit is hoe het supervliegwiel van Gulia werkt.
De weerstand van de lagers waarop het vliegwiel is gemonteerd, werkt ook als extra krachten die de rotatie belemmeren. Maar het kan op een magnetische ophanging worden gemonteerd. In dit geval worden de invloedskrachten tot een minimum beperkt, dat kan worden verwaarloosd. Om deze reden kunnen dergelijke vliegwielen maandenlang draaien. Bovendien zorgt de magnetische ophanging ervoor dat u zich geen zorgen hoeft te maken over systeemslijtage. Alleen de generator is versleten.
Het is de generator die het element is waarmee u elektriciteit kunt opwekken. Het maakt eenvoudig verbinding met het vliegwiel en ontvangt de rotatie die erop wordt overgedragen, het wekt elektriciteit op. Het blijkt een analoog van een conventionele generator, alleen hiervoor hoeft u geen brandstof te verbranden.
Om energie op te slaan wanneer er geen belasting is, draait het vliegwiel en houdt dus de lading vast. Eigenlijk is een gecombineerde versie ook mogelijk naar analogie met conventionele batterijen, die tegelijkertijd energie kunnen afgeven en zichzelf kunnen opladen. Om het vliegwiel te laten draaien, wordt een motorgenerator gebruikt, die zowel het vliegwiel kan laten draaien als de energie van zijn rotatie kan opnemen.
Dergelijke systemen zijn relevant voor energieopslag in huishoudens en in laadsystemen. Een soortgelijk systeem, zoals bedacht door Skoda-ingenieurs, moet bijvoorbeeld worden gebruikt om auto's op te laden. Overdag draait het vliegwiel om en 's avonds laadt het elektrische auto's op, zonder' s avonds en 's nachts het stadsnetwerk te belasten. In dit geval kunt u langzaam laden vanaf één vliegwiel of snel vanaf meerdere, waaruit meer elektriciteit wordt "verwijderd".
Super vliegwielefficiëntie
De efficiëntie van supervliegwielen voor al hun schijnbare archaïsme bereikt zeer hoge waarden. Hun efficiëntie bereikt 98 procent, waar gewone opslagbatterijen niet eens van dromen. Overigens verloopt zelfontlading van dergelijke accu's ook sneller dan het snelheidsverlies van een goed gemaakt vliegwiel in vacuüm en aan een magnetische ophanging.
Je kunt je de oude dagen herinneren dat mensen energie begonnen op te slaan via vliegwielen. Het eenvoudigste voorbeeld zijn de wielen van de pottenbakker, die werden rondgedraaid en rondgedraaid terwijl de ambachtsman aan het volgende vaartuig werkte.
We hebben al vastgesteld dat het ontwerp van een supervliegwiel vrij eenvoudig is, een hoog rendement heeft en tegelijkertijd relatief goedkoop is, maar het heeft één nadeel dat de efficiëntie van het gebruik beïnvloedt en massale acceptatie in de weg staat. Om precies te zijn, er zijn twee van dergelijke nadelen.
Vliegwiel riem.
De belangrijkste zal hetzelfde gyroscopische effect zijn. Als dit op schepen een nuttige bij-eigenschap is, dan zal dit bij wegtransport sterk interfereren en zal het nodig zijn om complexe ophangsystemen te gebruiken. Het tweede nadeel is brandgevaar in geval van vernietiging. Vanwege de hoge mate van vernietiging, zullen zelfs samengestelde vliegwielen een grote hoeveelheid warmte genereren als gevolg van wrijving tegen de binnenkant van de gepantserde capsule. Op een stationaire faciliteit zal dit geen groot probleem zijn, aangezien een brandblussysteem kan worden gemaakt, maar tijdens transport kan het veel problemen opleveren. Bovendien is bij transport de kans op vernieling groter door trillingen tijdens beweging.
Waar worden supervliegwielen gebruikt?
Allereerst N. V. Gulia wilde zijn uitvinding in transport gebruiken. Er zijn zelfs meerdere prototypes gebouwd en getest. Desondanks gingen de systemen niet verder dan testen. Maar het gebruik van deze methode van energieopslag werd in een ander gebied gevonden.
Dus zette Beacon Power in 1997 in de VS een grote stap in de ontwikkeling van supervliegwielen voor gebruik in energiecentrales op industrieel niveau. Deze supervliegwielen konden energie opslaan tot 25 kWh en hadden een vermogen tot 200 kW. De bouw van de 20 MW-centrale is in 2009 begonnen. Ze moest de pieken van de belasting op het elektriciteitsnet afvlakken.
Er zijn ook soortgelijke projecten in Rusland. Zo heeft Kinetic Power onder wetenschappelijk toezicht van N. V. Gulia zelf een eigen versie van stationaire kinetische energieopslagapparaten ontwikkeld op basis van een supervliegwiel. Een aandrijving kan tot 100 kWh energie opslaan en een vermogen leveren tot 300 kW. Het systeem van dergelijke vliegwielen kan zorgen voor vereffening van de dagelijkse inhomogeniteit van de elektrische belasting van een hele regio. U kunt dus volledig afzien van de zeer dure pompaccumulatiecentrales.
Het is ook mogelijk om supervliegwielen te gebruiken op objecten waar onafhankelijkheid van elektrische netwerken en back-upstroom nodig is. Deze systemen zijn erg responsief. Het is letterlijk een fractie van een seconde en stelt u in staat om echt ononderbroken stroom te leveren.
Zo'n idee "kwam niet naar boven". Kan het met treinen werken?
Een andere plaats waar het Super Flywheel kan worden gebruikt, is in het spoorvervoer. Er wordt veel energie besteed aan het afremmen van treinen, en als je het niet verspilt, de remmechanismen opwarmt, maar het vliegwiel laat draaien, kan de verzamelde energie worden besteed aan het winnen van snelheid. Je zult zeggen dat het veersysteem erg kwetsbaar zal zijn voor transport en je hebt gelijk, maar in dit geval is het mogelijk om over lagers te praten, omdat het simpelweg niet nodig is om voor een lange tijd energie op te slaan en de verliezen van lagers zullen in zo'n periode niet zo groot zijn. Maar met deze methode kunt u 30 procent besparen van de energie die de trein verbruikt voor beweging.
Zoals je kunt zien, hebben supervliegwielsystemen veel voordelen en heel weinig nadelen. Hieruit kunnen we concluderen dat ze aan populariteit zullen winnen, goedkoper zullen worden en wijdverspreider. Dit is precies het geval wanneer de eigenschappen van materie en de wetten van de fysica, die mensen uit de oudheid kennen, je in staat stellen iets nieuws te bedenken. Het resultaat is een geweldige symbiose van mechanica en elektriciteit, waarvan het potentieel nog niet volledig is onthuld.
Artem Sutyagin
