Сохранение энергии
Проблема сохранения энергии в течение длительного периода времени волнует человечество на протяжении тысячелетий. Особенно актуально этот вопрос стоит перед владельцами загородных домов, оснащенных автономными источниками электроэнергии.
Запасти энергию солнца днем и использовать ее ночью или сохранить энергию ветра, полученную от ветрогенератора можно различными способами, используя накопители, различающиеся между собой не только принципом работы, но и емкостью, сроком хранения и скоростью возврата накопленной энергии.
Правильный выбор аккумулятора энергии позволит создать удобную систему для электроснабжения и отопления загородного дома, и, напротив, ошибка в этом вопросе может доставить массу неудобств его владельцам и испортить эффективность работы даже очень хорошего генератора.
Недостаточно просто накопить энергию, нужно ее еще и сохранить, причем период хранения может быть различным, начиная от нескольких минут, до бесконечности. При этом можно уверенно сказать, что лучше всего "хранится" механическая энергия. Не секрет, что поднятый на немалую высоту камень может упасть в любой момент, совершив при этом определенную работу и высвободив имеющуюся потенциальную энергию.
Это значит, что для длительного хранения выработанной генераторами электрической энергии можно использовать механическую энергию, а затем вновь преобразовать ее в удобную для использования электрическую энергию.
Наглядно этот процесс представлен на приведенной ниже схеме:
Для накопления механической энергии можно использовать различные устройства:
Инерционные аккумуляторы
Аккумуляторы, работающие на сжатом воздухе
Пружины и маховики
Наибольший интерес в качестве накопителя механической энергии представляют вращающиеся маховики. Запасаемая при этом удельная энергия намного превышает значения потенциальной энергии, которую можно получить при поднятии килограмма веса на высоту. На сегодняшний день разработаны и применяются маховики, емкость которых позволяет вести речь о высокоэффективных устройствах. При этом маховик может принимать и передавать любую мощность мгновенно и без ограничений, свойственных электрическим системам.
У современных маховиков есть немало недостатков, к которым следует отнести высокую степень чувствительности к различным поворотам устройства, а также его сотрясениям и перемещениям в пространстве. Время хранения накопленной энергии в маховике также пока невелико и составляет всего лишь несколько часов. Но применение современных технологий позволяет вести речь о большом будущем именно этих устройств для хранения и дальнейшего использования механической энергии.
Уже сегодня разработаны и успешно используются маховики с вакуумной камерой вращения и особым подвесом из кевларового волокна, способного сохранять накопленную энергию на протяжении нескольких месяцев. Единственным недостатком этого устройства является его высокая стоимость, но с развитием технического прогресса наверняка удастся найти решение, доступное по цене широкому числу потребителей.
Нельзя оставить без внимания устройства, получившие название "супермаховики", представляющие собой витки стальной проволоки или прочного синтетического волокна. При раскручивании такого маховика намотка перемещается от центра к краю, меняя момент инерции маховика и скорость его вращения. Достоинством этого устройства является не только большая энергоемкость, но и стабильная скорость вращения, а также безопасность в случае возникновения аварийных ситуаций.
Супермаховик Нурбея Гулиа.
Маховик можно выполнить из любого материала. Для этого можно использовать также резину, обладающую высокой эластичностью, а вот свойства у полученного устройства будут уже совершенно новыми.
При нарастании оборотов у такого маховика резина наматывается особым способом, образуя в различные периоды выросты разной формы в виде лепестков и ли эллипсов. При этом энергия аккумулируется в результате упругой деформации материала, из которого изготовлен маховик. Это устройство получило название гирорезонансного накопителя энергии.
Часовая пружина.
Еще одним примером механического накопителя энергии является пружина, обладающая большой энергетической емкостью и занимающая при этом небольшое место. Ее можно считать одним из самых мощных накопителей механической энергии, способных хранить ее длительное время. Срок, в течение которого пружина может находиться в сжатом состоянии, зависит от качества, используемого для ее изготовления металла и степени его усталости.
Роль пружины при аккумуляции механической энергии могут выполнять любые упругие элементы, например, резиновые жгуты.
Накапливать механическую энергию можно и при сжатии газа. Например, при помощи электрического тока, полученного при работе генератора, можно сжать воздух в баллоне. Степень сжатия зависит от имеющегося в наличии оборудования. Аккумулированную подобным образом механическую энергию можно хранить любое количество времени, избегая при этом потерь давления сжатого воздуха в результате неплотного закрытия крана.
Для того, чтобы преобразовать механическую энергию в электрическую, достаточно направить поток воздуха на турбину, вращающую генератор.
На сегодняшний день почти все компрессоры оснащены подобными аккумуляторами механической энергии, называемыми ресиверами. Эти несложные устройства удобны в работе и позволяют получать отличные результаты при преобразовании энергии из одного вида в другой.
Как видите, сегодня можно выбрать различные способы аккумуляции энергии, что позволяет хранить ее на протяжении даже длительного периода времени и использовать при необходимости.
