Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Magazynowanie energii w betonowym kole zamachowym

27 Lut 2012 18:10 8321 15
  • Poziom 2  
    Witam!

    Bardzo poważnie nurtuje mnie ostatnio sposób najtańszego magazynowania energii odzyskiwanej ze słońca i wiatru. Myślałem od dawna o magazynowaniu energii w kole zamachowym - teoretyczne podstawowe obliczenia dotyczące gęstości przechowywania energii, przy nawet niewielkich obrotach a znacznej masie obracanego koła są bardzo zachęcające. Jako układ rozpędzający taki zestaw wyobrażam sobie turbinę parowa/wiatrową o zmiennym przełożeniu - co do tego nie zrobiłem jeszcze żadnych wyliczeń, ale wydaje mi się, że jest to możliwe.

    Czy uważacie panowie, że takie rozwiązanie jest realne? Wyobrażając sobie 'siłownię akumulatorową' jako zestaw kręcących się betonowych wałów (może nawet na łożyskach magnetycznych) będących w stanie - przy niezależnie przy jak dużych stratach - w prawie darmowy sposób zmagazynować energię?
  • Poziom 36  
    Dowaliłeś do pieca na skale miliona ton betonu. Do tego turbina parowa a na końcu tego łańcucha strat zastosujesz pewno akumulatory.
  • Poziom 28  
    Wystarczy policzyć czy jest to opłacalne (na pewno możliwe) Policz ile energii można zgromadzić w 1m3 betonu obracającego się z prędkością 50obr/min. Teraz porównaj ile w takiej samej ilości (masowo czy objętościowo) akumulatorów. Ciekawe jaki będzie wynik. Przy dużych prędkościach obrotowych trzeba by jeszcze zapewnić odpowiednią osłonę takiego "zamachu". Jak na mój gust niezbyt trafne rozwiązanie.
  • Poziom 30  
    Magazynowanie energii nigdy nie jest opłacalne.
  • Poziom 43  
    Tu masz podstawową informację:
    http://pl.wikipedia.org/wiki/G%C4%99sto%C5%9B%C4%87_energii
    w kole zamachowym maksymalna osiągana gęstość energii to 0,5MJ/kg, podobnie, jak w akumulatorze litowo - jonowym, ale takie koło zamachowe musisz dać na łożyskach magnetycznych i zamknąć je w próżni, gdyż inaczej szybko traci energię - w przeciwieństwie do akumulatora.

    Dawno temu takie "magazyny energii" stosowano dla zasilania awaryjnego maszyn cyfrowych Odra 1205 - zmagazynowana energia parę kWh w kole zamachowym o wadze chyba 200 kilo pozwalała na pracę maszyny przez kilkanaście minut po zaniku zasilania. Rozwiązanie zostało zaniechane i zastąpione mniejszym, tańszym i sprawniejszym - UPS z akumulatorami elektrochemicznymi.

    Przechowanie 1kWh w akumulatorze kosztuje ok. 4 razy więcej, niż zakup 1kWh z elektrowni.
  • Poziom 2  
    Panowie, temat zgłębiłem bardziej, niż jakieś czcze pomysły. jestem inżynierem mechaniki, z tymże świeżo upieczonym,a wy może znacie bardziej realia. Ale teraz tak:

    Zdaje sobie sprawę, że akumulatory chemiczne odpadają, jako drogie, obsługowe, szybko się zużywające, i mające masę innych wad. Interesuje mnie jak najmniejsza cena, nawet i kosztem sprawności, ale bez zwracania uwagi na zajęte miejsce, zepsuty krajobraz oraz - w najlepszym wypadku - darmowy nośnik energii

    Walec o promieniu 1m i wysokości 1,5 m waży 10 ton . Jego moment bezwładności - I=0,5mR^2 = 5 ton*m^2. I teraz gdyby taką cholerę rozpędzić - energia będzie zależała oczywiście z kwadratem. Dla 250 obr/min zmagazynowana energia będzie wynosić 0,5 kWh - może bez szału, ale to akumulator stworzony z 5 m^3 betonu. Beton jest tylko przykładem, chodzi tu o jakikolwiek materiał charakteryzujący się wysoką gęstością i ogólą dostępnością - jedną z koncepcji jest budowa specjalnie skonstruowanych koszy, które następnie zostaną zasypane ziemią

    Faktycznie inną sprawą są kwestie bezpieczeństwa oraz strat - zminimalizowanie upływu energii w czasie byłby również tematem rzeką. W najbliższym czasie zamierzam zrobić obliczenia maksymalnych naprężeń występujących dla różnych gęstości i średnic wału, by sprawdzić, na ile możliwe jest wykonanie takiej wirującej masy z litego betonu (mała odporność na rozciąganie), oraz jeśli nie, to jak ewentualnie miałaby wyglądać konstrukcja 'kosza'

    A i jeszcze jedno: zgodnie z tym, co podaje literatura - 0,5 MJ/kg - wał o masie tony i promieniu metra to 140 kWh, czyli gdyby wykorzystać odrazu - to przeciętne dwutygodniowe zapotrzebowanie domu w Holandii
  • Poziom 43  
    Ponad 20 lat temu Ośrodki Elektronicznej Techniki Obliczeniowej posiadające maszyny ODRA lub RIAD, miały również takie "koła zamachowe" dla zasilania awaryjnego.
    Poszukaj adresów tych ośrodków, może jeszcze gdzieś mają "w złomie" takie urządzenie kompletne - wówczas możesz zrobić doświadczenia na już istniejącym zestawie: silnik - koło zamachowe - prądnica, zamiast budować wszystko "od zera".

    Grek Zorba, gdy widział, jak wali się zbudowana jego rękami konstrukcja, powiedział do swojego wspólnika: "pierwszy raz widzą z bliska tak wspaniałą katastrofę!".
  • Poziom 19  
    Były na świecie mniej lub bardziej udane konstrukcje kół zamachowych ale idziesz w złym kierunku! Nigdy beton! Materiały kompozytowe, włókna wysokowytrzymałe i większość masy na obwodzie koła. Sam do tego dojdziesz.
  • Poziom 2  
    Jeszcze bardziej zacząłem zgłębiać temat, akurat o tym rozwiązaniu mało jest fachowej literatury, ale moim zdaniem to jest dobry temat do badań: Gęstość energii przy 250 obr/min to 0,000171347 MJ/kg - ponad 3000 razy mniej niż maksymalne osiągane wielkości, a jednak wał o przedstawionych wymiarach który łatwo sobię wyobrazić dałby całkiem zadowalający wynik - 1,20 kWh dla wału z lanej stali, 1,68 dla ołowiuA co, gdyby uzyskać gęstość energi 300 a nie 3000 razy mniejszą od podawanej w literaturze? Wtedy potrzeba by 10 razy mniejszego momentu bezwładności dla uzyskania takiego samego efektu.

    Na pewno potrzebna by była optymalizacja kosztów - wraz ze zwiększaniem średnicy potrzebna będzie coraz większa wytrzymałość. Większa gęstość materiału pozwoli na większe upakowanie objętościowe, ale moduł younga nijak się nie ma do gęstości materiału;

    W ostateczności myślałem jeszcze o przechowywaniu energii w postaci przegrzanej pary, ale obawiam się, że nie byłoby z tego zbyt dużej sprawności elektrycznej, jako że (jak mniemam) energię cieplną pary dałoby się zamieniać na mechaniczną tylko powyżej jakiejś temperatury, i pomimo energii potencjalnej wody (2m^3 wody 80 stopni celsjusza powyżej temperatury otoczenia to 71 kWh), zakres 80-90 stopni (do momentu, kiedy temperatura czyni parę użyteczną do przemiany na energię kinetyczną) nadawałby się tylko do ogrzewania.
  • Poziom 27  
    Temat nie jest nowy. Kilka lat temu jakaś firma oferowała taki "akumulator" zbudowany z silnika i prądnicy oraz walca metalowego zawieszonego na łożyskach magnetycznych, całość umieszczona w próżni. Miało to ustrojstwo rozwiązać problem zaniku napięcia sieci w szpitalach podczas operacji chirurgicznych, chodziło o podtrzymanie zasilania lamp oświetlających salę operacyjną przez około 5 minut.
    Wykonanie podobnego rozwiązania w warunkach amatorskich będzie trudne, a fakt że urządzenie nie robi furory do dziś, świadczy o przydatności tego rozwiązania.
    Osobiście zastanawiałem się raczej nad wykorzystaniem rozwiązania stosowanego dawniej w zegarach, czyli obciążnik o odpowiedniej masie, na linie nawiniętej na odpowiedni bęben (szpulę) napędzający np. prądnicę. Całość ma oczywiście jedną wadę, pasowała by wysoka wieża żeby całość działała sensownie długo, w przeciwnym razie obciążnik musiał by mieć gigantyczną masę.
  • Poziom 43  
    RSP !
    Porównaj wielkość sprężyny w zegarku naręcznym i wielkość bateryjki w takim samym zegarku elektroniczno - mechanicznym. Wielkości podobne, prawda? Obydwa zegarki mają układ mechaniczny napędzający wskazówki, wiec zużycie energii podobne.
    Zegarek mechaniczny trzeba nakręcać co dobę, a bateryjkę w zegarku elektronicznym wymieniasz co 2 lata.
  • Poziom 2  
    INTOUCH, RSP: energia potencjalna - niby tak, ale nie :) Gęstość przechowanej energii jest tak mała, że liczby robią się niewyobrażalne - 11 kilowatogodzin to 400 tonowy odważnik na wysokości 2 pięter, albo 80 tonowy na wysokość 11 (no, konkretnie 10 i 40 m). Jeżeli byłby to ołów, to masa musiałaby mieć objętość trzydziestuparu metrów sześciennych, dla betonu wielkość tę należałoby pomnożyć przez 5 :]

    Stąd jednak pomysł, na wirującą masę - 3 obroty na sekundę ołowianego koła o grubości 10 cm i promieniu 3 metrów dadzą większą energię, niż powyższy sposób zmagazynowania energii grawitacji- co innego gdyby naprawdę dysponować stumetrowym uskokiem, chociaż w obsługującą taką system infrastrukturę też trzebaby zainwestować.

    Wyczytałem tutaj: http://ziemianarozdrozu.pl/encyklopedia/163/fluktuacje-i-magazynowanie-energii , że na fair isle w szkocji pomyślnie wykorzystuje się takie akumulatory, ale jednak na zapewnienie ciągłości dostawy prądu w przypadku dwudziestosekundowych fluktuacji mocy na turbinach wiatrowych; nie mniej jednak prądu wystarcza na 20 sekund, bo żre go całe miasto; Nie sądze, że energia kinetyczna przy zastosowaniu łożysk magnetycznych i próżni rozprasza się tak szybko, że nie da się w kole o dużej dużej średnicy utrzymać energi na dzień lub dwa:

    Co do kompozytowych materiałów: tak i nie: Można zastosować jakiś rodzaj własnoręcznego kompozytu, ale znowu wchodzi kwestia optymalizacji kosztów - napewno istnieje jakaś linia przecięcia pomiędzy inwestowaniem w lepszy materiał a inwestowaniem w ewentualną ilość jednostek w takiej baterii ogniw mechanicznych

    Magazynowanie energii w sprężynach nie wchodzi w grę w ogóle. Ostatnio naukowcy z MIT pochwalili się uzyskaniem nanosprężyn o gęstości energi tysiąckrotnie większym niż w przypadku standardowych sprężyn. Dopiero wtedy możnaby brać je pod uwagę, i to też nie całkiem poważnie; teraz lepiej już sobie pompować wodę na szczyt.
  • Poziom 27  
    Zdaję sobie sprawę że energia potencjalna to ułamek energii kinetycznej zmagazynowanej w takiej samej masie. Różnica jest jednak ogromna w stratach związanych z takim magazynowaniem. Magazynowanie w formie energii potencjalnej jest prawie bezstratne w porównaniu do magazynowania w formie energii kinetycznej, zwłaszcza jeśli chodzi o wykonania amatorskie.
  • Poziom 14  
    Pokrewny wątek był na tym forum - może coś ci się przyda: http://boungler.pl/forum/showthread.php?tid=1060&page=2&highlight=magazyn+energii

    Tu jak ktoś chce formułka do wyliczeń:
    https://docs.google.com/spreadsheet/ccc?key=0...EdfLU5yaHJpLUo0NDJlSEZzcl83cFE&hl=en_US#gid=0

    P.S. Możesz też szukać opisów kopalnianych kolejek podziemnych - tam w latach (60-tych?) w ZSRR i chyba i w Polsce także próbowano stosować napęd z kołami zamachowymi (i napęd na sprężone powietrze też).