В НИУ «МЭИ» разработали экологичный способ экономии энергии
2021-й объявлен в России годом науки и технологий. Его задача – привлечь талантливую молодёжь в сферу науки и технологий, повысить вовлечённость профессионального сообщества в реализацию Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации, а также сформировать у граждан нашей страны чёткое представление о реализуемых сегодня государством и бизнесом инициативах в области науки и технологий. В этой связи неизмеримо возрастает роль научных открытий, подобных тому, о котором пойдёт речь в данной публикации.
Учёные из НИУ Московского энергетического института изобрели кинетический накопитель энергии с высокотемпературным сверхпроводниковым подвесом. Он снижает необходимость в частом заряде электрических аккумуляторных батарей. Принцип действия такого КНЭ основан на запасании электричества в виде механической энергии вращающегося маховика. Это экологически чистый способ экономии энергии: КНЭ снижает необходимость в частом заряде электрических аккумуляторных батарей. Высокую эффективность КНЭ дает магнитная левитация. Основная её идея – использование бесконтактного магнитного подвеса на основе эффекта Мейснера, который возникает в высокотемпературных сверхпроводниках.
Благодаря возможности «запоминать» и «сохранять» магнитное поле, в котором охлаждены эти сверхпроводники, учёным удалось «подвесить» быстро вращающийся стальной диск (маховик) в вакууме практически без затрат энергии. Конструкция решает вопрос создания неуправляемого подвеса на основе высокотемпературных сверхпроводников, которые удерживают маховик внутри устройства и полностью исключают трение.
Учёные создали полностью интегрированную система КНЭ, где все элементы находятся в одной вакуумной камере. Это помогло отказаться от теплоизоляции для сверхпроводящих элементов, уменьшить немагнитный зазор в подвесе до одного миллиметра и, соответственно, повысить его характеристики.
Затем были разработаны оригинальная конструкция магнитного бесконтактного арретира для установления положения маховика внутри вакуумной камеры в момент охлаждения сверхпроводящих элементов (до охлаждения сверхпроводящий подвес не удерживает маховик) и конструкция мотор-генератора для КНЭ, встраиваемого внутрь маховика, которая обеспечила минимальные потери энергии в режиме хранения. Особенность мотор-генератора – система постоянных магнитов в теле стального маховика, что даёт возможность использовать его как ротор.
«КНЭ с бесконтактным магнитным подвесом на основе эффекта высокотемпературной сверхпроводимости повышает эффективность хранения энергии до уровня современных аккумуляторных батарей. Его особенность – эффективное сглаживание быстрых колебаний мощности с характерным временем от долей секунды до десятков минут. КНЭ могут использоваться для быстрого реагирования энергетической системы на изменение баланса между генерируемой и потребляемой мощностью, связанных, например, с непостоянством скорости ветра», – Екатерина Курбатова, доцент кафедры Электромеханики, Электрических и Электронных Аппаратов (ЭМЭЭА).
Источник: Naked-Science