Volanta (baterie)

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Fără note de subsol
Acest articol sau secțiune pe tema tehnologiei lipsește sau lipsește de note specifice și referințe bibliografice .
Comentariu : Există o secțiune de bibliografie, dar este incompletă și nu există referințe în text. Multe afirmații lipsesc în totalitate din surse.
Deși există o bibliografie și / sau link - uri externe , nu există nici o contextualizare a surselor cu note de subsol sau alte referințe precise care indică prompt originea informațiilor. Puteți îmbunătăți această intrare citând mai precis sursele . Urmați sfaturile de proiectare de referință .
O baterie de volant de la NASA

Bateria de volant sau FES în limba engleză , adică Flywheel Energy Storage , este un dispozitiv electromecanic conceput pentru a stoca energie sub formă de energie cinetică de rotație.

Ideea de bază este de a acumula energie prin plasarea unui volant în rotație rapidă, creând astfel o baterie inerțială . Această idee este foarte interesantă, deoarece este posibil să acumulăm cantități mari de energie într-un obiect „mic” ( capacitate specifică de energie bună) în comparație cu alte tipuri de acumulatori, cum ar fi celulele electrochimice.

Deși tehnologia este, în general, la un nivel prototip și experimental, există multe aplicații extrem de specializate (industria aerospațială, automobilism etc.) sau aplicații demonstrative (prototipuri auto, mașini concept etc.); bateria volantului permite atunci când nu este conectată la nici un dispozitiv să mențină niveluri de energie în timp care sunt măsurabile pe scara de zeci de ani înainte ca volantul să încetinească până la o mișcare inoperantă, adică se descarcă ; dacă se obțin ieșiri mari, cicluri de reîncărcare ultra-rapide și întreținere foarte redusă, se poate observa că bateria volantului poate avea performanțe mult mai mari decât tehnologia electrochimică echivalentă și mai independentă de rețeaua de distribuție.

Descriere

O baterie tipică de volant constă dintr-un rotor de suspensie magnetică , conectat la un motor electric și / sau un generator electric , plasat în interiorul unei camere de vid , datorită căruia există o reducere a frecării . Energia este încărcată și descărcată printr-un sistem electric care crește viteza de rotație prin furnizarea de energie electrică și extrage invers energia electrică prin încetinirea rotației cu ieșiri foarte mari.

Suspensia magnetică este indispensabilă deoarece transmisiile normale ale volantului electromecanic provoacă frecare direct proporțională cu viteza de rotație, provocând pierderi considerabile în performanță. Rotorul la niveluri ridicate de încărcare poate funcționa astfel la o viteză de aproximativ 20.000-50.000 rpm , sau aproximativ 333-833 Hz .

Temperaturile ridicate de funcționare i-au determinat pe dezvoltatori să utilizeze sisteme superconductoare și de răcire diamagnetice .

Pierderile parazitare, cum ar fi fricțiunea și histerezisul transmisiilor, și / sau costurile unui sistem de răcire pot limita economia, deși dezvoltările recente în tehnologia supraconductorilor au depășit teoretic aceste dificultăți.

S-a demonstrat că în prezent, la stadiul tehnicii, într-o baterie cu volant densitatea de încărcare este de ordinul a 500 kJ / kg [1] , eficiența (raportul dintre energia de intrare și energia extrasă) depășește în mare măsură 90% [ 1] , puterea obținută poate fi în jur de 133 kW [1] , o încărcare poate dura câteva decenii fără întreținere [2] , ciclul său de viață tipic este cuprins între 10 5 și 10 7 reîncărcări complete [3] și reîncărcarea sa la energie maximă nivelurile pot dura doar 15 minute [4] .

Probleme

Creșterea masei și a diametrului nu este fezabilă dincolo de un anumit punct la vehiculele mobile, unde se poate recurge doar la creșterea vitezei. Un efect secundar al volantei în mijloacele de transport este dat și de efectul giroscopic , care produce o forță ortogonală dacă se încearcă să varieze orientarea axei de rotație. O posibilă soluție constă în aranjarea volantului orizontal, cu axa paralelă cu axa de rotație a vehiculului sau, așa cum este implementat efectiv pe unele prototipuri, utilizarea mai multor volante opuse care își echilibrează efectul prin rotirea inversă.

Siguranță

Un aspect deloc neglijabil este cel al siguranței. În cazul unui accident cu ruperea carcasei de protecție, volanta ar continua să se rotească până când energia acumulată va fi descărcată sau ar putea să o elibereze mult mai brusc și să explodeze. Pentru a vă face o idee despre energia care ar trebui să se acumuleze într-un volant auto, credeți-vă că aceasta ar trebui să fie cel puțin în ordinea de mărime a energiei conținute într-un rezervor normal de benzină (aproximativ o treime, deoarece benzina din combustia internă motorul are o conversie a energiei cinetice mai mică decât volanta). S-a estimat că, chiar și după oprirea mașinii, volanta ar continua să se rotească liber ani de zile înainte de a se opri din cauza scurgerilor. Acestea au fost proiectate pentru utilizarea pe scară largă a containerelor din Kevlar . În cazul unui accident, volanta intră în contact cu containerul intern, determinând rotirea acestuia. Un fluid interpus între cele două containere ar dispersa progresiv energia sub formă de căldură. Containerul ar putea, de asemenea, să reziste la explozia bruscă a roții din cauza unei defecțiuni structurale.

Aplicații

Mijloace de transport

Deși au fost construite prototipuri de mașini cu baterii cu volant, tehnologia este încă în mare parte imatură și costurile acestor sisteme sunt încă foarte mari, având în vedere natura lor experimentală. Volanta mecanică este ușor de utilizat în tramvaie , unde limitările de greutate și volum sunt mai puțin stricte decât în ​​mașini. Funcția sa poate fi aceea de a acumula energia cinetică recuperată în timpul frânării și energia produsă de celulele de combustibil , de a o utiliza în timpul accelerației . În trecut, au fost studiate și tramvaie de volant fără motor , unde volantul a fost reîncărcat frecvent în stații speciale.

Sporturi cu motor

Acest tip de sisteme a fost introdus în reglementările tehnice ale Formulei 1, unde a fost permisă utilizarea acestora începând cu prima cursă din sezonul 2009 . Scopul este de a îmbunătăți performanța energetică a mașinilor de curse, obținând un dublu beneficiu, performanță și mediu: regulamentul permite recuperarea unui maxim de 400 kJ livrabil cu o putere maximă de 60 kW (egală cu aproximativ 80 de cai putere) pe durata de 6,67 secunde. În practică, în timpul unei decelerații, un dispozitiv Kers recuperează energia cinetică scăzută din rotația arborelui cotit și o transferă la bateria volantului, accelerându-i rotorul, care poate elibera energia atunci când este necesar. De asemenea, este folosit de Audi în WEC , în timp ce Toyota și Porsche folosesc baterii.

Parcuri tematice

În parcul tematic „ Universal's Islands of Adventure ”, situat în Orlando , ( Florida , Statele Unite ), unele atracții folosesc baterii cu volant, deoarece motoarele lor, care asigură o accelerație peste cerințele normale, necesită o cantitate mare de putere .

Un exemplu în acest sens este Incredible Hulk Roller Coaster , un roller coaster , care înainte de adoptarea acestor dispozitive a provocat o supraîncărcare a rețelei electrice locale ori de câte ori motoarele sale necesitau putere maximă, care este acum alimentată fără probleme de către volane.

Notă

  1. ^ a b c Castelvecchi, D. (2007). Învârtindu-se în control. Știri științifice , vol. 171, pp. 312-313
  2. ^ [1] Arhivat la 1 martie 2010 la Internet Archive ., Organizația Mondială a Proprietății Intelectuale.
  3. ^ Raport tehnologie stocare ( PDF ), la itpower.co.uk . Adus la 20 aprilie 2009 (arhivat din original la 14 ianuarie 2013) .
  4. ^ Henry Vere, A Primer of Flywheel Technology , distributedenergy.com , Distributed Energy. Adus la 28 aprilie 2009 (arhivat din original la 11 martie 2009) .

Bibliografie

  • Sheahen, T., P. (1994). Introducere în superconductivitatea la temperaturi ridicate. Plenum Press, New York. pp. 76-78, 425-431.
  • El-Wakil, M., M. (1984). Tehnologia centralelor electrice. McGraw-Hill, pp. 685–689.
  • Koshizuka, N., Ishikawa, F., Nasu, H., Murakami, M., Matsunaga, K., Saito, S., Saito, O., Nakamura, Y., Yamamoto, H., Takahata, R., Itoh, Y., Ikezawa, H., Tomita, M. (2003). Progresul tehnologiilor de rulmenți supraconductori pentru sistemele de stocare a energiei cu volant. Physica C 386, pp. 444-450.
  • Wolsky, A., M. (2002). Starea și perspectivele pentru volante și IMM-uri care încorporează HTS. Physica C 372–376, pp. 1495–1499.
  • Sung, T., H., Han, S., C., Han, Y., H., Lee, J., S., Jeong, N., H., Hwang, S., D., Choi, S., K. (2002). Proiecte și analize ale sistemelor de stocare a energiei volante folosind rulmenți supraconductori cu înaltă Tc. Criogenica V. 42, pp. 357 - 362.

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Volano_(batteria)&oldid=118107543 ”