Накопители энергии на маховиках – альтернатива батареям
2005, Tом 2, выпуск 3
Тематика: ВТСП устройства
Маховики, основанные на бесфрикционных сверхпроводящих подшипниках, могут значительно улучшить качество и надежность систем электроэнергетики. Маховые системы могут найти применения в системах бесперебойного электроснабжения (UPS) и системах выравнивания уровня электрической нагрузки. Как устройства накопления электроэнергии, маховые системы могут преобразовывать электрическую энергию в кинетическую с помощью электрического мотора, хранить энергию при вращении маховика и использовать кинетиче-скую энергию вращения для генерации электричества по мере необходимости.
Компании-поставщики электроэнергии и некоторые промышленные компании используют маховые системы для уверенности, что потребители электроэнергии и критическое оборудование будут снабжаться электричеством бесперебойно даже в ситуации непредусмотренных нарушений в электросетях. Они также могут планировать более эффективную работу электростанций сглаживанием флуктуаций, вызванных изменением нагрузки. В сравнении с химическими электрическими батареями маховые системы способны сохранять большие запасы энергии в резерве в меньшей, экологически более безопасной упаковке и значительно дольше.
Маховые электрические системы обеспечивают большую гибкость и эффективность выравниванием нагрузки и уменьшением расхода электричества. Традиционные маховые системы используют только в специальных случаях, потому что трение в подшипниках и сложная система управления приводят к потерям энергии, по крайней мере, от 3 до 5 % в час. Чем меньше трение в системе подшипников и чем меньше сопротивление воздуха, тем более эффективно накопление электроэнергии. До недавних разработок массивных, самоцентрирующихся ВТСП подшипников потери энергии, связанные как с механическими, так и с электромеханическими подшипниками были чрезвычайно высоки. Использование активных электромагнитных подшипников уменьшило эту проблему благодаря их бесконтактной природе. Однако эти системы достаточно дороги из-за сложной системы управления. С разработкой ВТСП подшипников потери могут быть уменьшены до 0,1% в час при высокой ста-бильности вращения маховика. Потери меньше 0,1% в час уже продемонстрированы на экспериментальных устройствах.
Argonne National Laboratory объединилась в команду с Boeing Phantom Works для разработки технологии больших маховых систем на основе ВТСП подшипников. Такая система сэкономит поставщикам и потребителям электроэнергии миллионы долларов. Ранее Boeing при поддержке Министерства энергетики США разработал две лабораторные маховые системы для выравнивания нагрузки – 2 кВт∙час и 10 кВт∙час/3 кВт. Опыт, полученный в этих экспериментах с различными конструкциями ротора 3 кВт маховика, оказался полезным для создания базовой технологии 5 кВт∙час/100 кВт системы, которая создается объединенной командой Argonne National Laboratory и Boeing Phantom Works для демонстрации в сети третьего партнера по разработке – сетевой компании Southern California Edison (SCE). Партнеры надеются разработать и провести испытания амбициозной 30 кВт∙час маховой системы в сети SCE в 2006 году.
Монтирование ротора 100 кВт маховика