Система за съхранение на енергия на маховик, обяснения

ДА ЗАПОМНЯ

Маховикът съхранява енергията чрез преобразуване на ротационната кинетична енергия в електричество и обратно.
Съхранената енергия се увеличава с масата и е пропорционална на квадрата на скоростта на въртене.
Има много приложения за маховици: регулиране на честотата и поддръжка на напрежението на електрическите мрежи, изглаждане на производството на възобновяема енергия, децентрализирани приложения и др.
Двете най-големи съоръжения, с мощност от 20 MW всяко, са в САЩ.

Обобщение

Определение
Операция
Приложения
Основни играчи
Ключови фигури
Области на приложение
Минало
Настояще и бъдеще

Маховикът е система за съхранение на енергия под формата на ротационна кинетична енергия. Състои се от маса, през повечето време куха или твърда цилиндър (но са възможни и други форми). Тази маса се върти около ос, обикновено фиксирана и затворена в защитно заграждение. Той е свързан с електрически мотор/генератор, който преобразува кинетичната енергия в електричество и обратно.

Този механизъм позволява съхранение на енергия:

във фазата на съхранение двигателят преобразува входящата електрическа енергия в кинетична енергия, което увеличава скоростта на въртене на масата;
в стационарната фаза, т.е. за енергоспестяването, скоростта на въртене на масата трябва да се поддържа постоянна. Вложената енергия тогава е минимална и компенсира само загубите, свързани с триенето;
във фазата на отстраняване или възстановяване генераторът преобразува механичната енергия в електричество, като по този начин забавя масата.

Съхранената енергия се увеличава с масата и е пропорционална на квадрата на скоростта на въртене. Следователно са възможни две „стратегии“ за съхранение. Те съответстват на два вида маховици, единият от които играе на маса, а другият на скорост:

нискоскоростни маховици: това са най-зрелите системи, те включват големи маси в тежки материали като стомана. Скоростта им на въртене е по-малка от 10 000 оборота в минута (обороти в минута);
високоскоростни маховици: те използват по-леки материали като въглеродни влакна или стъкло. Те имат скорости на въртене до 50 000 оборота в минута.

Решаващ критерий за работата на маховика е способността да се минимизират загубите на енергия по време на стационарната фаза. За да направите това, е необходимо да се ограничи триенето, претърпяно от въртящата се маса. Сред използваните решения можем да цитираме: използването на високоефективни сачмени лагери, затварянето на масата във вакуумна камера, магнитното окачване на масата и т.н.

Друг съществен елемент при избора на материал за масата е неговата якост на опън. Всъщност високите скорости на въртене причиняват значителни напрежения върху масите, които, ако са с лоши размери, могат да се счупят, след което да причинят незабавно разрушаване на маховика.

Има много възможни приложения за маховици. Сред тях са:

регулиране на честотата и подкрепа на напрежението в електрическите мрежи: поддържайте честота и напрежение около средните стойности и в границите, определени от мрежовия оператор;
изглаждане на производството на възобновяеми енергии: компенсиране на колебанията в производството на електроенергия, свързани с прекъсването на енергийния източник (преминаване на облак, край на порива на вятъра и др.);
мониторинг на натоварването: временно поддържа ежедневни вариации в търсенето на енергия в електрическата мрежа, например в началото или в края на пиковия час, докато мащабните режими на производство стартират или спират;
децентрализирани приложения: оптимизиране на използването на енергия чрез възстановяване на спирачната енергия на подлезите или потенциалната енергия на гравитацията на кранове или гарантиране на непрекъсваемото захранване (UPS), което се състои в осигуряване на релето между момента на инцидента и началото на авариен генератор.