Классификация накопителей энергии на основе маховика

Маховичный накопитель энергии — , в котором энергия накапливается и сохраняется в виде вращающегося или его перспективного исполнения — , а выделяется в виде механической энергии . Таким образом, сохраняется вид энергии без её преобразования, что является неотъемлемым требованием к накопителям энергии . Маховичный накопитель энергии — , в котором энергия накапливается и сохраняется в виде вращающегося или его перспективного исполнения — , а выделяется в виде механической энергии . Таким образом, сохраняется вид энергии без её преобразования, что является неотъемлемым требованием к накопителям энергии . Зачастую маховичный накопитель энергии совмещается с устройствами преобразования вида энергии — гидравлическими, пневматическими, электрическими машинами, образуя систему накопления энергии. Наибольшее распространение получили системы накопления энергии с электрическими обратимыми машинами ( — ). Для зарядки маховичного накопителя энергии электрическая машина работает в режиме двигателя, потребляет электрическую энергию от внешнего источника и разгоняет маховик (супермаховик), а при разрядке электрическая машина ра. . Современные маховичные накопители энергии обычно выполняются на основе перспективных супермаховиков. «Классические» монолитные маховики для маховичных накопителей энергии встречаются все реже — они накапливают слишком малую и очень опасны при аварийном разрушении (разрыве). — это маховик высокой удельной энергоёмкости, изготовленный методом навивки с натягом на упругий центр материалов с высокой одноосной прочностью — проволок, лент, волокон со связкой (склейкой). Эксплуатируется супермаховик не в воздушной среде, а в среде с пониженными сопротивлениями вращению, например вакууме. Существуют три основных вида супермаховиков — и волоконные, гораздо реже — проволочные. Разрабатываются также составные супермаховики, выполненные из тонких высокопрочных дисков. • корпус (атмосферный или вакуумированный);• система создания (форвакуума) в корпусе;• вращения (качения, скольжения, различные магнитные подвесы, в том числе сверхпроводящие);• системы тела вращения, в том числе автоматические;• и другие системы выведения вращения из вакуумированного корпуса;• системы защиты от аварийного разрушения (кроме ленточных разрывобезопасных супермаховиков);• системы вибраций и колебаний, в том числе .Значительные расходы энергии на привели к отказу от низкотемпературных для использования в для маховичных систем накопления энергии. Наиболее приемлемыми для супермаховиков средних частот вращения являются гибридные подшипники качения с телами. Тем не менее, для высокоскоростных тел вращения, например, супермаховиков из лент, применение высокотемпературных сверхпроводниковых подшипников может быть экономически оправдано и, возможно, может увеличить экономию энергии. . Физические свойства маховиков и супермаховиков маховичных накопителей близки к друг к другу и с ними можно ознакомиться здесь — По сравнению с другими способами хранения энергии, маховичные системы накопления энергии имеют длительный срок службы, обычно более 20 — 25 лет. Высокая удельная энергия применяемых тел вращения с учётом коэффициентов безопасности — от 2.5 Вт*ч / кг у монолитных маховиков до 1200 Вт*ч / кг у перспективных графеновых супермаховиков и большая максимальная выходная мощность. КПД устройства может достигать 95 %. Быстрота зарядки / разрядки маховичных накопителей энергии зависит от мощности присоединенных к ним машин. Для целей рекуперации энергии на железнодорожном электротранспорте (например, метрополитене) время зарядки/разрядки связано с торможением/разгоном электропоезда и в среднем составляет около 15 секунд. . Удельная энергоёмкость (см. ) маховичных накопителей энергии обычно дается двумя показателями — массовой Дж/кг или Вт*ч/кг и объёмной Дж/м и Вт*ч/м . . Главное свойство материала — высокая прочность. При этом если материал с высокой плотностью, то удельная массовая энергоемкость понижается, но при этом сильно снижается частота вращения маховика (супермаховика). При низкой плотности материала эта энергоемкость повышается, но за счет существенного роста частоты вращения, что требует существенного усложнения опор и уплотнений маховичного накопителя энергии и связанных с ним машин — преобразователей энергии. Это относится как к опорам вращения маховика (супермаховика), так и к системам отбора мощности, а также уровню вакуума в камере вращения маховика (супермаховика).