Megújuló energia - megújuló energia - elektromechanikus energiatárolás

Hosszú ideig nem használták széles körben a lendkeréken alapuló mechanikus energiatároló eszközöket. Ezt megkönnyítette a munkájuk nem túl nagy teljesítménymutatói. Az elmúlt évtizedekben azonban az új technológiák bevezetése miatt a helyzet megváltozott, és most egyre több alkalmazást keresnek különböző területeken, többek között az energiaszektorban.

Jelenleg az energiafelhalmozódáshoz számos elektrokémiai tárolóeszköz még mindig széles körben használatos, amelyek saját hiányosságokkal rendelkeznek, köztük a rövid élettartamot. Ezért nagyon fontos az ilyen meghajtók alternatívájának megtalálása, amely megfelel bizonyos követelményeknek - ez a tartósság, a megbízhatóság, a méretek.

Az egyik ilyen lehet egy lendkerékre épülő mechanikus hajtás, amely egy motorral és egy generátorral (elektromechanikus tárolással) működtetett elektromos géphez kapcsolódik.

Elektromechanikus energiatároló VYCON

Az ilyen eszköz képes mechanikai energiát tárolni és tárolni, de átalakítani és elengedni elektromos energia formájában további felhasználásra. A lendkerék forgómozgásának kinetikus energiáját általában el kell tárolni, ami az elektromechanikus akkumulátor feltöltésekor a mechanikai energia forrásától megszakad. A betáplált állapotban a tárolt mechanikai energiát villamos motorgá alakítja elektromos generátor üzemmódban működő villamos motorral. Kiderül, hogy az elektromechanikus hajtás három strukturálisan integrált részből áll - egy lendkerék, egy villanymotor és egy generátor.

Az elektromechanikus hajtások előnye a magas környezeti barátság és tartósság, a karbantartás egyszerűsége és a legmagasabb fajlagos teljesítmény mindenféle típusú akkumulátorokból.

A 20. század 70-es évek végétől kezdve tanulmányozták a mechanikus hajtás eszközeit egy villamos gépen. Ez alatt az idő alatt nehéz és könnyű anyagok jelentek meg, állandó mágnesek, mágneses csapágyak és elektronika jellemzői nőttek. Ez azt eredményezi, hogy a modern mechanikus hajtások nagy energiateljesítményt és gyors energiafelszabadítási képességet biztosítanak. Ezeknek a technológiáknak az alkalmazása lehetővé teszi az elektromechanikus hajtások különböző eszközökbe történő integrálását.

A Livermore Laboratory-nál végzett tanulmányok szerint a modern elektromechanikus energiatároló eszközök jelentős előnyt jelentenek az energiatakarékosság hatékonysága szempontjából más típusú tárolórendszereknél (kWh / töltésenkénti kWh / töltés). Ezek hatékonysága meghaladja a 95% -ot, ami sokkal jobb, mint bármely ólomakkumulátor. A tárolt energia különleges értéke elérheti az 5-10 kW-ot, ami több tízszer nagyobb, mint az elektrokémiai elemeké.

Egyes hajtások hatékonyságának összehasonlító jellemzői.

A lendkerék használatával a mechanikus hajtások fő előnyei a következők:

• - nagy fajlagos teljesítmény;
• - a tárolt energia nagy fajlagos sűrűsége;
• - a töltési ciklusok hatásának hiánya az élettartam során, a lendkerék hosszú élettartama;
• - nincs időszakos karbantartás;
• - skálázhatóság;
• - alacsony környezeti hatás.

A táblázat néhány modern energiatároló eszköz egyedi energiatartalmát mutatja be:

Amint az a táblázatból látható, a korszerű technológiák alkalmazása, beleértve az erős és könnyű anyagokat, a mágneses csapágyakat, a mechanikus tárolóeszközök speciális energiatartalmának komoly értékét érheti el.

Jelenleg már vannak kereskedelmi alkalmazások mechanikus energiát tároló térben technológiák, gépjárművek, szünetmentes tápegységek (UPS), a közlekedés minőségének javítása, a hatalom grid rendszerek, autonóm energiaellátó rendszerek.

Gépjárművek esetében a mechanikus hajtásokat fejlesztik az erőmű optimalizálása és az energia visszanyerése érdekében. Ennek szükségessége régóta esedékes, de nagymértékben korlátozott volt. Ezt egyrészt a nagy tőkebefektetések korlátozzák, másrészt pedig a környezetbarát és elegendően tág nagyságú energiatárolók és rekuperátorok technológiai fejlettségi szintje elégtelen.

Elektromechanikus hajtás, amelyet az 1-es formában való használatra terveztek

Különös érdeklődés az elektromechanikus tárolás az autonóm tápellátási rendszerekhez. Ismeretes, hogy a megújuló energiaforrások közös jellemzője, mint a szél- és a napenergia, nagyságrendileg és időben fennálló instabilitásuk. Így a széláramot az irány és a sebesség instabilitása jellemzi, ami például az elektromos áram paramétereinek rövid távú ingadozásához vezethet. Ugyanez figyelhető meg a napenergiában is, ami a nappali és éjszakai változásokhoz, valamint az időjárási viszonyok hatásához kapcsolódik.

Ezért van értelme menteni az energiát a fejlesztés alatt, majd azt felhasználni, hogy folyamatosan biztosítsa azt a fogyasztónak, amikor a termelést nem hajtják végre. Ez különösen igaz az autonóm áramellátó rendszerekre, amelyek lehetővé teszik a fogyasztók számára, hogy elektromos áramot biztosítsanak, ahol a szokásos módon nehéz a közös elektromos hálózaton keresztül.

Az ilyen rendszer működésének elve a következő. A villamos energiát felemelik a villanymotorba, amely megakadályozza a lendkerék megakadályozását, amelyben az energiát tárolják. Miután a fogyasztó visszanyerte a kapott villamos energia hasznosítási képességét, a generátor átalakítja a forgás energiáját villamos energiává. Ha figyelembe vesszük, hogy a modern elektromos motorok és generátorok nagy hatékonysággal, és a veszteség a modern technológiák és anyagok a hajtás kialakítása minimális, arra lehet következtetni, hogy a használata elektrodinamikus meghajtó összefüggésben termelő-fogyasztó autonóm energiaellátó rendszerek ígéretes megoldás.

Az alábbi ábra egy, az ENERCON (Németország) által kifejlesztett autonóm tápegység rendszerét mutatja be, amelyben közbenső összeköttetésekként egy dízelgenerátort, egy újratölthető akkumulátort és egy mechanikus energiatárolót helyeznek el.

Az Enercon független áramellátó rendszerének terve

Az elektromos áram paramétereinek javítása érdekében a rendszer a disztribúció statikus szinkron kompenzátor (DSTATCOM) szabályozóján alapulhat, elektromechanikus hajtással kombinálva. A rendszer lehetővé teszi a feszültség- és áramlási ingadozások mérséklését a különféle energiatermelő rendszerektől, beleértve a szélerőműveket is.

Amint az ábrán látható, egy ilyen eszköz használata a rendszerben lehetővé teszi az elektromos áram paramétereinek javítását.

Az alábbi ábra a Piller POWERBRIDGE 1100 kW / 4,6 kW-os mechanikus tároló-meghajtót mutatja be, amely közbenső összeköttetésként szolgál a nagy teljesítményű fogyasztók áramellátásról a dízelgenerátorra történő átkapcsolására. A tömege 6000 kg, forgási sebessége 1800-3600 fordulat / perc.

POWERBRIDGE mechanikus hajtás

Az alábbi ábra egy 300W-os mechanikus hajtást mutat, amely akár 40000 fordulat / perc sebességgel is futtatható. A tervezés során mágneses csapágyakat alkalmaznak szupravezetőkön, amelyek hűtőrendszert igényelnek.

Mágneses csapágyak mechanikai tárolása

Végzett kutatás szerint a Lawrence Livermore Laboratórium, korszerű elektromechanikus energiatároló berendezések jelentős előnyöket kínálnak más típusú tároló rendszerek energetikai hasznosítás hatékonyságát (kWh mentesítés vonatkozásában a kWh ellenében). Ezek hatékonysága meghaladja a 95% -ot, ami sokkal jobb, mint bármely ólomakkumulátor. A tárolt energia különleges értéke elérheti az 5-10 kW-ot, ami több tízszer nagyobb, mint az elektrokémiai elemeké.

Nagy mechanikai teljesítmény mellett a mechanikus hajtások képesek gyors energiát szállítani és tárolni, ami hozzájárul a további bevezetéshez.