Kineettisen energian varastointilaitteet energiateollisuudelle

Energiatehokkuuden parantamisen aihe ei todennäköisesti koskaan menetä merkitystään. Tästä syystä monet laitokset kehittävät nykyään tehokkaampia energian varastointilaitteita. Ja yksi lupaavista ratkaisuista tällä alueella on kineettisen (liikkeessä) energian varastoinnin käyttö, joka perustuu korkeaenergisiin vauhtipyöriin.

Niiden käyttöalueet voivat vaihdella pienistä itsenäisistä kotitalouksien keskeytymättömistä virtalähteistä suuriin teollisuuslaitoksiin, jotka keräävät energiaa vauhtipyörän pyöriessä ja vapauttavat sitä oikealla hetkellä vaaditulla tehotasolla suojaaen verkkoa jännitepiikkeiltä.

Tällaisten yksiköiden etuna on, että massiivinen vauhtipyörä pystyy muuttamaan kertyneen kineettisen energian välittömästi sähköenergiaksi, jolloin kuluttajalaitteisto saa tarvittavan tehon.

Tällaisille laitteille on ominaista vähäiset käyttökustannukset, korkea automaatioaste ja säännöllisen huollon tarve.

Kun vauhtipyörä on ladattu täyteen muutamassa minuutissa, vauhtipyörä vapauttaa varastoitua energiaa tarvittaessa muutaman sekunnin ajan, kun taas verkon normaalit toimintaparametrit eivät välttämättä kestä suuria huippuvirtoja.

Kuinka se toimii

Vauhtipyörä vastaanottaa sähkökoneelta pyörän akselin tai muun voimansiirtomekanismin kautta ja tarvittaessa antaa kertyneen energian akselin läpi generaattoritilassa, ja itse vauhtipyörää pyörittävä kone voi toimia sillä hetkellä generaattorina.

Automaattinen ohjausjärjestelmä, jossa on anturit parametrien ohjaamiseksi, tekee nopeuden saavuttamisesta turvallisen ja reagoi kriittisessä tilanteessa sekä vauhtipyörän vaarallisen pyörimisnopeuden saavuttamiseen että tarpeeseen siirtyä välittömästi palautustilaan. kertynyt liike-energia.

Ominaisuudet ja ominaisuudet

Tällä tavalla kineettiset tallennuslaitteet mahdollistavat energian keräämisen, tilapäisen varastoinnin ja sitä seuraavan muuntamisen ongelmat optimaalisten laitteiden tehon varmistamiseksi, jopa erittäin epästandardeilla parametreilla. Tuloksena on tämän teknisen ratkaisun laajin mahdollinen sovellusalue.

Tämän tyyppisellä sähkömekaanisella muuntimella on useita etuja. Kineettisten varastolaitteiden ominaisenergiaintensiteetti on korkeampi kuin kondensaattoreiden ja kuormaan syötetyllä ominaisteholla (virralla) ne ovat edellä sekä happoakkuja että polttokennoja.

Samalla kineettiset säilytyslaitteet ovat kompakteja, ympäristöystävällisiä, niiden hyötysuhde on noin 90%, niillä on pitkä käyttöikä yli 10 vuotta, helppo huoltaa ja käyttöresurssit ovat käytännössä rajattomat, lisäksi jäähdytysjärjestelmä on sata kertaa halvempi kuin suprajohtavat induktiomuistilaitteet (SPIN). …

Lääkärikeskukset, ydinlaitokset, tiedontallennuskeskukset, pankkien varastot, kemianteollisuus – kaikkialla, missä tarvitaan energian varmuuskopiointia kriittisten käyttäjien virran saamiseksi, kineettiset tallennuslaitteet ovat hyödyllisiä. Mitä voimme sanoa suurten sähköjärjestelmien huippukuormituksen tasoittamisesta, minkä vuoksi sähkökatkoja on koko kaupunkialueelta.

Mitä nyt käytetään

Kineettisten tallennuslaitteiden kehitys ei ole kymmeneen vuoteen pysähtynyt useilla alueilla maailmassa, erityisesti Yhdysvalloissa ja Saksassa, ja viime vuosina Venäjällä.

Saksalainen ATZ tuottaa 20 MJ:n taajuusmuuttajia, jotka pystyvät toimittamaan jopa 250 kW:n tehon ja jotka on varustettu verkon synkronointijärjestelmällä. Lisäksi laitteen mitat eivät ylitä 1,5 metriä.

Vetovauhtipyörä on valmistettu erittäin lujasta hiilikuidusta ja asennettu HTSC-keraamiseen jousitukseen. ATZ:n vauhtipyörää kiihdyttävä ja sähköä tuottava sähkökone on valmis perustuu harvinaisten maametallien kestomagneetteihin.

American Beacon Power valmistaa 6 kWh:n ja 25 kWh:n sylinterimäisiä tallennuslaitteita, joita voidaan käyttää klustereissa varmistamaan nykyisten parametrien vakauden maan teollisuuden sähköverkoissa.

KNE:n suunnitteluvaiheet

Kineettistä tallennuslaitetta suunniteltaessa kehittäjät ratkaisevat seuraavat tekniset ongelmat: laske moottori-generaattori, valitse laakerit, laske vauhtipyörä sekä jäähdytys-, valvonta- ja ohjausjärjestelmät ja jatka sitten tuotantoon.

Tietyn käyttömallin käyttötarkoituksen perusteella niihin integroidut sähkökoneet voivat olla periaatteessa erilaisia. Siitä on kuitenkin kiistaton etu synkroniset sähkökoneet… Synkronisissa koneissa ei ole harjoja, ja roottorin kestomagneetit mahdollistavat suuren moottorigeneraattorin ominaistehon saavuttamisen.

Laakerit ja jousitukset sopivat parhaiten kosketuksettomiin laakereihin, kuten korkean lämpötilan suprajohteisiin (HTSC) perustuviin laakereihin.

Vaikka tällaiset järjestelmät vaativat erityistä jäähdytystä, ne ovat kuitenkin täydellisesti stabiloituja ilman virtalähdettä: kestomagneettisarjan kela on vuorovaikutuksessa suprajohtavassa tilassa olevan HTSP-matriisin kanssa. Ei kitkahäviöitä edes ilmassa, tärinä on vähäistä jopa suurilla nopeuksilla ja rakenne keskitetään automaattisesti käytön aikana.

Esimerkki laitteesta, joka on kehitetty Venäjän MAI:ssa

Kestomagneettien magneettikenttä on vuorovaikutuksessa aktivoitujen HTSP-lohkojen kanssa, ja tuen asennuksen jälkeen vauhtipyörä yksinkertaisesti nojaa kryostaatin yli (levittelee sen yli alle 1 cm:n etäisyydellä), liikkumatta säteen suunnassa.

Staattorin ja roottorin napojen sähkömagneettinen vuorovaikutus synnyttää tuloksena olevan vääntömomentin, joka kiihdyttää vauhtipyörää ja antaa siten käyttövoimaa.Ja koska kineettiseen muotoon kertyneissä tuissa ei ole hävikkiä, energiaa varastoidaan pitkään ja kulutetaan tarvittaessa muuntamalla generaattoritilaan.

Koko nimellisenergian 500 kJ:n keräämisen yhteydessä vauhtipyörä kiihtyy 300 sekunnissa 6000 kierrokseen minuutissa. Se voi helposti syöttää 10 kW tehoa 25 sekuntia yhtäjaksoisesti, koska laitokselta otettu nimellisteho on vastaavasti 250 kJ, 1 kW:n kuormitus voidaan taata 4 minuutin ajan.

Tulojännitteen taajuus latauksen aikana on 50 Hz normaalilla verkkojännitteellä 220-240 volttia. Vauhtipyörä painaa 100 kg ja hitausmomentti on noin 3,6 kg * m2.

Mitä tulee generaattoritilaan, virran taajuus valinnan aikana on 200 Hz kolmessa vaiheessa jännitteillä 160 - 240 volttia. Suurin valittavissa oleva nimellisteho on 11 kW.

Näkymät Venäjälle ja IVY-maille

Viime aikoina venäläinen Kinetic Power on luonut oman versionsa supervauhtipyöriin perustuvista kiinteistä kineettistä energiaa varastoivista laitteista. Yksi tällainen tallennuslaite pystyy varastoimaan jopa 100 kWh energiaa ja tarjoamaan lyhytaikaista tehoa jopa 300 kW.

Venäjän markkinoiden olosuhteissa useiden tällaisten varastolaitteiden ryhmä pystyy tasoittamaan koko alueen sähkökuorman päivittäisen heterogeenisyyden korvaamalla kalliita ja tilaa vieviä pumppuvoimaloita.

Lisäksi, kuten alussa todettiin, kineettisiä tallennuslaitteita voidaan käyttää tarjoamaan keskeytymätöntä virtaa laitteille, joilla on korkein vastuu.Näiden kehitysten ainutlaatuiset ominaisuudet takaavat laitteen vasteen sekunnin sadasosien tasolla, jolloin käyttäjät eivät voi katkaista virransyöttöä sekunniksi.