Jeśli chodzi o potrzebę jakoś zgromadzenia energii, wielu od razu zaczyna myśleć o baterii. Oczywiście, co innego mogłoby to być. Niemniej jednak istnieje inna metoda, która nie jest często używana, ale jednocześnie ma bardzo dobre perspektywy. Zwłaszcza na tle rozwoju innych technologii. Takie rozwiązania wykorzystano nawet w produkcji transportu publicznego i towarowego. Ich początki sięgają Związku Radzieckiego, ale od niedawna technologia ta jest coraz częściej wykorzystywana. Kilka lat temu, gdy pozwalały na to przepisy, był używany nawet w Formule 1. Otwórzmy zasłonę tajemnicy i opowiedzmy, jak działa ten dość prosty, ale genialny wynalazek oraz o osobie, która poświęciła temu swoje życie.
Co to jest koło zamachowe?
Dzisiaj porozmawiamy o super kołach zamachowych i ich twórcy Nurbey Gulii. Chociaż wydaje się, że koło zamachowe jest czymś przestarzałym i czysto technicznym, ma również miejsce w nowym świecie elektrycznym.
Same koła zamachowe zostały wynalezione bardzo dawno temu i były nawet z powodzeniem stosowane w przemyśle tamtych lat. Istnieją nawet znaleziska w Mezopotamii i starożytnych Chinach, które potwierdzają użycie takich urządzeń. To prawda, że były wykonane z wypalanej gliny lub drewna i spełniały inne funkcje.
Gdzie są używane koła zamachowe?
Ze względu na swoją masywność i prawa fizyki, które towarzyszą ruchowi koła zamachowego, znalazł zastosowanie w wielu nowoczesnych mechanizmach - od transportu po przemysł.
Film promocyjny:
Najprostszym zastosowaniem jest utrzymanie prędkości obrotowej wału, na którym osadzone jest koło zamachowe. Może się to przydać, gdy maszyna jest uruchomiona. Zwłaszcza w tych momentach, kiedy doświadcza ostrych obciążeń i należy zapobiegać spadkowi prędkości. Okazuje się, że to rodzaj amortyzatora.
Prawdopodobnie najczęstszym miejscem, w którym znajdują się koła zamachowe, jest silnik spalinowy samochodu. Pozwala na utrzymanie prędkości obrotowej silnika, gdy sprzęgło jest odłączone. Zmniejsza to wpływ na skrzynię biegów, ponieważ zmiana biegu następuje, gdy silnik pracuje powyżej biegu jałowego. Ponadto uzyskuje się większy komfort i płynniejszy ruch. To prawda, że w samochodach wyścigowych koło zamachowe jest znacznie zmniejszone, aby zmniejszyć wagę i zwiększyć prędkość, z jaką obraca się silnik.
Koło zamachowe samochodu osobowego.
Ponadto koła zamachowe są często używane do stabilizacji ruchu. Dzieje się tak, ponieważ koło, które jest kołem zamachowym, podczas obracania wytwarza efekt żyroskopowy. Przy próbie przechylenia stwarza silny opór. Efekt ten można łatwo odczuć, na przykład kręcąc kołem roweru i próbując go przechylić lub podnosząc działający dysk twardy.
Taka siła przeszkadza w sterowaniu motocyklem, zmuszając do uciekania się do przeciwdziałania kierownicą, zwłaszcza przy dużej prędkości, ale bardzo pomaga np. Ustabilizować statek podczas toczenia. Ponadto zawieszając takie koło zamachowe i biorąc pod uwagę, że znajduje się ono zawsze w tej samej pozycji względem horyzontu, można naprawić jego odchylenia od korpusu obiektu i zrozumieć jego położenie w przestrzeni. Wykorzystanie takich właściwości koła zamachowego ma znaczenie w lotnictwie. To właśnie obracające się koło zamachowe określa położenie kadłuba samolotu w przestrzeni.
Super koło zamachowe Gulia
Teraz, po dość długim wprowadzeniu i wprowadzeniu, porozmawiajmy bezpośrednio o super kołach zamachowych i tym, jak pomagają one oszczędzać energię, nie mając do tego żadnych związków chemicznych.
Nurbey Gulia - stworzył i promuje ideę super koła zamachowego jako urządzenia magazynującego energię.
Super koło zamachowe to rodzaj koła zamachowego zaprojektowanego do magazynowania energii. Został specjalnie zaprojektowany do magazynowania jak największej ilości energii bez potrzeby jakiegokolwiek innego celu.
Te koła zamachowe są ciężkie i obracają się bardzo szybko. Ze względu na to, że prędkość obrotowa jest bardzo duża, istnieje ryzyko powstania próżni w konstrukcji, ale jest to również przemyślane. Samo koło zamachowe składa się ze zwiniętych zwojów stalowej taśmy z tworzywa sztucznego lub materiałów kompozytowych. Oprócz tego, że taka konstrukcja jest silniejsza niż monolityczna, wciąż jest stopniowo niszczona. Oznacza to, że w przypadku rozwarstwienia koło zamachowe po prostu zwolni i zaplącze się we własne części. Myślę, że nie warto tłumaczyć, że pęknięcie koła zamachowego, które obraca się z prędkością kilkudziesięciu tysięcy obrotów na minutę i waży co najmniej kilkadziesiąt kilogramów, jest obarczone bardzo poważnymi konsekwencjami.
Dodatkowo, aby zapewnić jeszcze większe bezpieczeństwo, można układ z takim kołem zamachowym umieścić w pancernej kapsule i zakopać go kilka metrów w ziemi. W takim przypadku ruchome elementy na pewno nie będą w stanie skrzywdzić człowieka.
Dodatkową zaletą zastosowania pancernej kapsuły będzie wytworzenie w niej próżni, co znacznie ograniczy wpływ sił zewnętrznych na ruch. Mówiąc najprościej, w ten sposób można zminimalizować lub całkowicie usunąć opór ośrodka gazowego (w zwykłym przypadku powietrza).
Tak działa super koło zamachowe Gulii.
Opór łożysk, na których zamontowane jest koło zamachowe, działa również jako dodatkowe siły utrudniające obrót. Ale można go zamontować na zawieszeniu magnetycznym. W takim przypadku siły wpływu są zredukowane do takiego minimum, które można zaniedbać. Z tego powodu takie koła zamachowe mogą się obracać miesiącami. Ponadto zawieszenie magnetyczne pozwala nie martwić się zużyciem systemu. Zużyty jest tylko generator.
To generator jest elementem pozwalającym na wytwarzanie energii elektrycznej. Po prostu łączy się z kołem zamachowym i odbiera przekazany mu obrót, generuje energię elektryczną. Okazuje się, że jest to analog konwencjonalnego generatora, tylko do tego nie trzeba spalać paliwa.
Aby zmagazynować energię, gdy nie ma obciążenia, koło zamachowe obraca się, a tym samym „utrzymuje ładunek”. W rzeczywistości kombinowana wersja jest również możliwa przez analogię do konwencjonalnych akumulatorów, które mogą jednocześnie oddawać energię i ładować się. Aby obrócić koło zamachowe, używany jest generator silnika, który może zarówno obracać kołem zamachowym, jak i pobierać energię jego obrotu.
Takie systemy są odpowiednie do magazynowania energii w gospodarstwach domowych i w systemach ładowania. Na przykład podobny system, jaki wymyślili inżynierowie Skody, powinien być używany do ładowania samochodów. W dzień koło zamachowe kręci się, a wieczorem ładuje samochody elektryczne, bez ładowania miejskiej sieci wieczorem i nocą. W takim przypadku można ładować wolno z jednego koła zamachowego lub szybko z kilku, z których więcej prądu zostanie „usunięte”.
Super wydajność koła zamachowego
Skuteczność super kół zamachowych dla całego ich pozornego archaizmu osiąga bardzo wysokie wartości. Ich sprawność sięga 98 proc., O czym nie marzą nawet zwykłe akumulatory. Nawiasem mówiąc, samorozładowanie takich akumulatorów następuje również szybciej niż utrata prędkości dobrze wykonanego koła zamachowego w próżni i na zawieszeniu magnetycznym.
Możesz przypomnieć sobie dawne czasy, kiedy ludzie zaczęli magazynować energię za pomocą kół zamachowych. Najprostszym przykładem są koła garncarskie, które obracano i wirowano, gdy rzemieślnik pracował nad następnym naczyniem.
Ustaliliśmy już, że konstrukcja super koła zamachowego jest dość prosta, ma dużą sprawność i jednocześnie jest stosunkowo niedroga, ale ma jedną wadę, która wpływa na efektywność jego użytkowania i stoi na drodze do masowego przyjęcia. Dokładniej, istnieją dwie takie wady.
Koło zamachowe paska.
Głównym będzie ten sam efekt żyroskopowy. Jeśli na statkach jest to użyteczna właściwość boczna, to w transporcie drogowym będzie to znacznie przeszkadzać i konieczne będzie stosowanie złożonych systemów zawieszenia. Drugą wadą będzie zagrożenie pożarowe w przypadku zniszczenia. Ze względu na dużą szybkość niszczenia, nawet kompozytowe koła zamachowe będą generować dużą ilość ciepła w wyniku tarcia o wnętrze pancernej kapsuły. W obiekcie stacjonarnym nie będzie to duży problem, ponieważ można wykonać system gaśniczy, ale w transporcie może to spowodować wiele trudności. Ponadto podczas transportu ryzyko zniszczenia jest większe z powodu wibracji podczas ruchu.
Gdzie są używane super koła zamachowe?
Przede wszystkim N. V. Gulia chciał wykorzystać swój wynalazek w transporcie. Zbudowano i przetestowano nawet kilka prototypów. Mimo to systemy nie wyszły poza testy. Ale zastosowanie tej metody magazynowania energii znaleziono w innym obszarze.
Tak więc w USA w 1997 r. Beacon Power poczynił duży krok w rozwoju super kół zamachowych do zastosowania w elektrowniach na poziomie przemysłowym. Te super koła zamachowe mogły magazynować energię do 25 kWh i miały moc do 200 kW. Budowa elektrowni o mocy 20 MW rozpoczęła się w 2009 roku. Musiała wyrównać szczyty obciążenia w sieci elektrycznej.
Podobne projekty są też w Rosji. Na przykład, pod naukowym kierownictwem samego N. V. Gulii, Kinetic Power stworzył własną wersję stacjonarnych urządzeń do przechowywania energii kinetycznej opartych na superkole zamachowym. Jeden napęd może przechowywać do 100 kWh energii i zapewnić moc do 300 kW. System takich kół zamachowych może zapewnić wyrównanie dziennej niejednorodności obciążenia elektrycznego całego regionu. Możesz więc całkowicie zrezygnować z bardzo drogich elektrowni szczytowo-pompowych.
Możliwe jest również użycie super kół zamachowych w obiektach, w których wymagana jest niezależność od sieci elektrycznych i zasilanie awaryjne. Te systemy są bardzo czułe. Trwa to dosłownie ułamek sekundy i pozwala zapewnić naprawdę nieprzerwaną moc.
Taki pomysł „nie wyszedł”. Czy to działa z pociągami?
Innym miejscem, w którym można zastosować Super Flywheel, jest transport kolejowy. Sporo energii zużywa się na hamowanie pociągów, a jeśli się jej nie marnuje, rozgrzewa mechanizmy hamujące i kręci kołem zamachowym, to zgromadzona energia może zostać wykorzystana na przyspieszenie. Powiesz, że układ zawieszenia będzie bardzo kruchy w transporcie i będziesz miał rację, ale w tym przypadku możemy też mówić o łożyskach, gdyż po prostu nie ma potrzeby magazynowania energii przez długi czas, a straty z łożysk nie będą tak duże przez taki okres czasu. Ale ta metoda pozwala zaoszczędzić 30 procent energii zużywanej przez pociąg na ruch.
Jak widać, super koła zamachowe mają wiele zalet i bardzo niewiele wad. Z tego możemy wywnioskować, że zyskają popularność, staną się tańsze i bardziej rozpowszechnione. Dzieje się tak właśnie wtedy, gdy właściwości materii i prawa fizyki, znane ludziom od starożytności, pozwalają wymyślić coś nowego. W rezultacie otrzymałeś niesamowitą symbiozę mechaniki i elektryki, której potencjał nie został jeszcze w pełni ujawniony.
Artem Sutyagin