Техника - молодёжи 1982-06, страница 12
НУРБЕИ ГУЛИА, доктор технических наук Энергией, как известно, разбрасываться не следует. Ее надо экономить, а в те периоды, когда потребители забирают ее меньше, накапливать, запасать впрок. В № 6 за 1977 год читатели уже познакомились с гидро аккумулирующей электростанцией (ГАЭС). Устроена она просто: при недогрузке «лишняя» энергия идет на закачку воды в водоем, расположенный выше станции. А в часы «пик» воду направляют к турбинам, вращающим роторы электрогенераторов. Правда, у ГАЭС плотность энергии (основной показатель накопителей) мизерная, всего 0,9 МДж/м3, да КПД маловат, хотя и приемлем — около 0,65. Примерно такой же КПД у накопителей, работающих на сжатом воздухе. Обычно их монтируют в старых шахтах, рудниках или штольнях, куда и накачивают воздух, доводя его давление до 75 атм. Потом его, как и воду, направляют к турбинам. Энергию можно запасать и другим путем — преобразовав в тепло. Для этого покрывают некое озерко пенопластовыми «одеялами» и нагревают избыточной энергией до 75°. Долго держит вода тепло, чтобы при необходимости вернуть его, хотя и не полностью. Более эффективны устройства, собирающие энергию в веществе за счет скрытой теплоты его плавления. Плотность анергии у таких накопителей достигает 600 МДж/м®, а КПД около 0,3. Известны и так называемые водородные аккумуляторы. В них избыточная энергия разлагает воду на водород и кислород, а затем они соединяются в топливных элементах, превращаясь в воду и вырабатывая электроэнергию. КПД подобных устройств близок к 0,7, а плотность энергии составляет при- На рисунке слева вверху— накопитель энергии, работающий на сжатом воздухе: 1 — генераторы, 2 — воздушная турбина, 3 — компрессоры, 4 — емкость для сжатого воздуха. Ниже — сверхпроводящий накопитель: 1 — экранирующий магнит, 2 — преобразователь переменного тока в постоянный, 3 — холодильник для жидкого гелкя, 4 — шахта, 5 — кольцевые туииели для сверхпроводящих обмоток. Внизу — супермаховик с электроприводом: 1 — мотор-генератор, 2 — подшипник, 3 — камера, 4 — супермаховик. мерно 100 МДж/м3. Описание одного из них было дано в статье «Энергоустановка «Жюль Берн» (см. «ТМ», № 9 за 1981 год). Но особенно интересны сверхпроводящие накопители. Если кольцо сверхпроводника охладить до температуры, близкой к абсолютному нулю, то электрическое сопротивление в кольце исчезнет. Теперь в нем можно наводить токи, благодаря чему его гигантское электромагнитное поле накопит огромный запас энергии. Так ее можно хранить годами. Само собой, кольцо придется постоянно охлаждать жидким гелием, который, в свою очередь, надо держать в жидком азоте, чтобы не вскипел. Кроме того, накопитель нужно одеть «броней». Дело в том, что мощные электродинамические силы буквально разрывают кольцо, а случайная потеря сверхпроводимости способна обернуться взрывом. Такие накопители оказываются тем выгоднее, чем больше их мощность. Их КПД достигает 0,95. Правда, и у них плотность энергии не превышает 40 МДж/м3 и лишь на самых больших достигает 100 МДлс/м3. А теперь представьте упрятанный в колодце маховик диаметром 3—5 м и массой 200 т. Насаженный на вал электрогенератора-двигателя, он вращается со скоростью около 3 тыс. об/мин, набирая 1010—10й Дж энергии. Делают такие супермаховики из сверхпрочных и легких стекляннонкварцевых волокон, чтобы повысить плотность энергии и исключить опасность разрыва. Весьма перспективно такое устройство : в вакуумной тороидальной камере вращается один лишь витой обод, без вала и других деталей, ставших ненужными. На весу обод удерживается магнитными силами. Будучи однажды раскручен, Справа вверху — кольцевой супермаховик. Цифрами обозначены: 1 — поддерживающие магнитные системы, совмещенные со статором линейного двигателя, 2 — вакуумный корпус, 3 — «спарящий» кольцевой супер маховкк. Внизу — кольцевой сверхнакопитель на электростанции: 1 — швеллер «вагончика», 2 — магниты подвески подвижной части с обратной связью и линейный двигатель, 3 — основные магниты (слева — стационарный, справа — подвижный), 4 — закрепленный швеллер, 5 — фундамент, 6 — вскрытый участок. СМЕЛЫЕ ПРОЕКТЫ |
