ऊर्जा उद्योगासाठी गतिज ऊर्जा संचयन साधने

ऊर्जा कार्यक्षमता सुधारण्याचा विषय कदाचित त्याची प्रासंगिकता कधीही गमावणार नाही. या वस्तुस्थितीमुळे, आज अनेक संस्था अधिक कार्यक्षम ऊर्जा साठवण साधने विकसित करत आहेत. आणि या क्षेत्रातील एक आशादायक उपाय म्हणजे उच्च-ऊर्जा फ्लायव्हील्सवर आधारित गतिज (गतीमध्ये) ऊर्जा संचयनाचा वापर.

त्यांच्या वापराचे क्षेत्र खाजगी घरांसाठी लहान स्वतंत्र अखंड वीज पुरवठ्यापासून ते मोठ्या औद्योगिक प्रतिष्ठानांपर्यंत बदलू शकते जे फ्लायव्हील फिरवताना ऊर्जा जमा करतात आणि योग्य वेळी आवश्यक उर्जा स्तरावर सोडतात, नेटवर्कचे व्होल्टेज वाढीपासून संरक्षण करतात.

अशा युनिट्सचा फायदा असा आहे की प्रचंड फ्लायव्हील जमा झालेल्या गतीज उर्जेचे त्वरित विद्युत उर्जेमध्ये रूपांतर करण्यास सक्षम आहे, ज्यामुळे ग्राहक उपकरणे आवश्यक शक्ती प्रदान करतात.

अशी उपकरणे कमीतकमी ऑपरेटिंग खर्च, उच्च प्रमाणात ऑटोमेशन आणि नियमित देखभालीची आवश्यकता नसल्यामुळे वैशिष्ट्यीकृत आहेत.

काही मिनिटांत पूर्ण क्षमतेने चार्ज केल्यानंतर, काही सेकंदांसाठी आवश्यक असल्यास फ्लायव्हील संचयित ऊर्जा सोडते, तर नेटवर्कचे सामान्य ऑपरेटिंग पॅरामीटर्स उच्च शिखर प्रवाहांना तोंड देऊ शकत नाहीत.

हे कसे कार्य करते

फ्लायव्हील इलेक्ट्रिक मशीनमधून शाफ्टद्वारे किंवा दुसर्या ट्रान्समिशन यंत्रणेद्वारे रोटेशन प्राप्त करते आणि आवश्यक असल्यास, जनरेटर मोडमध्ये शाफ्टद्वारे संचित ऊर्जा देते आणि फ्लायव्हील स्वतः फिरवणारी मशीन त्या क्षणी जनरेटर म्हणून कार्य करू शकते.

पॅरामीटर्स नियंत्रित करण्यासाठी सेन्सरसह स्वयंचलित नियंत्रण प्रणाली वेग वाढवण्याची प्रक्रिया सुरक्षित करेल आणि गंभीर परिस्थितीत फ्लायव्हीलच्या फिरण्याच्या धोकादायक गतीच्या साध्य करण्यासाठी आणि ताबडतोब परत करण्याच्या मोडवर स्विच करण्याची आवश्यकता या दोन्ही गोष्टींवर प्रतिक्रिया देईल. संचित गतिज ऊर्जा.

वैशिष्ट्ये आणि क्षमता

अशाप्रकारे, काइनेटिक स्टोरेज डिव्हाइसेस अत्यंत मानक नसलेल्या पॅरामीटर्ससह देखील, इष्टतम उपकरणे पॉवर मोड सुनिश्चित करण्यासाठी संचय, तात्पुरते स्टोरेज आणि उर्जेचे त्यानंतरच्या रूपांतरणाच्या समस्या सोडविण्यास परवानगी देतात. परिणामी, या तांत्रिक सोल्यूशनच्या संभाव्य अनुप्रयोगांची विस्तृत श्रेणी समाविष्ट आहे.

या प्रकारच्या इलेक्ट्रोमेकॅनिकल कन्व्हर्टरचे अनेक फायदे आहेत. गतीज स्टोरेज डिव्हाइसेसची विशिष्ट ऊर्जा तीव्रता कॅपेसिटरपेक्षा जास्त असते आणि लोडवर वितरीत केलेल्या विशिष्ट शक्तीच्या (वर्तमान) बाबतीत, ते ऍसिड बॅटरी आणि इंधन पेशी या दोन्हीपेक्षा पुढे आहेत.

त्याच वेळी, कायनेटिक स्टोरेज डिव्हाइसेस कॉम्पॅक्ट, पर्यावरणास अनुकूल आहेत, त्यांची कार्यक्षमता सुमारे 90% आहे, 10 वर्षांहून अधिक दीर्घ सेवा आयुष्य आहे, देखरेख करणे सोपे आहे आणि कार्यरत संसाधने व्यावहारिकदृष्ट्या अमर्यादित आहेत, याव्यतिरिक्त, सुपरकंडक्टिंग इंडक्शन स्टोरेज डिव्हाईस (SPIN) पेक्षा कूलिंग सिस्टम शंभरपट स्वस्त आहे. …

वैद्यकीय केंद्रे, आण्विक सुविधा, डेटा स्टोरेज केंद्रे, बँक गोदामे, रासायनिक उद्योग—कोठेही महत्त्वपूर्ण वापरकर्त्यांना शक्ती देण्यासाठी ऊर्जा बॅकअप आवश्यक असेल, काइनेटिक स्टोरेज उपकरणे उपयोगी पडतील. मोठ्या पॉवर सिस्टमसाठी पीक लोड ऑफसेट करण्याबद्दल आपण काय म्हणू शकतो, म्हणूनच संपूर्ण शहरी भागात वीज खंडित होते.

आता काय वापरले जाते

दहा वर्षांपासून, जगाच्या अनेक प्रदेशांमध्ये, विशेषत: यूएसए आणि जर्मनीमध्ये आणि रशियामध्ये अलीकडच्या काही वर्षांत काइनेटिक स्टोरेज डिव्हाइसेसचा विकास थांबलेला नाही.

जर्मनीचे एटीझेड ग्रिड सिंक्रोनाइझेशन सिस्टमसह सुसज्ज असलेल्या 250 किलोवॅटपर्यंत वीज पुरवण्यास सक्षम 20 एमजे ड्राइव्ह तयार करते. याव्यतिरिक्त, डिव्हाइसचे परिमाण 1.5 मीटर पेक्षा जास्त नाही.

ड्राइव्ह फ्लायव्हील उच्च-शक्तीच्या कार्बन फायबरचे बनलेले आहे आणि एचटीएससी सिरॅमिक सस्पेंशनवर बसवले आहे. एटीझेडच्या फ्लायव्हीलला गती देणारी आणि वीज निर्माण करणारी इलेक्ट्रिक मशीन पूर्ण झाली आहे कायमस्वरूपी दुर्मिळ पृथ्वी चुंबकांवर आधारित.

अमेरिकन बीकन पॉवर 6 kWh आणि 25 kWh साठी दंडगोलाकार स्टोरेज उपकरणे तयार करते ज्याचा वापर देशाच्या औद्योगिक इलेक्ट्रिक ग्रिड्समध्ये चालू पॅरामीटर्सची स्थिरता सुनिश्चित करण्यासाठी क्लस्टरमध्ये केला जाऊ शकतो.

केएनई डिझाइन टप्पे

कायनेटिक स्टोरेज डिव्हाइस डिझाइन करताना, विकासक खालील अभियांत्रिकी समस्या सोडवतात: मोटर-जनरेटरची गणना करा, बियरिंग्ज निवडा, फ्लायव्हीलची गणना करा, तसेच कूलिंग, मॉनिटरिंग आणि कंट्रोल सिस्टम आणि नंतर उत्पादनाकडे जा.

विशिष्ट ड्राइव्ह मॉडेलच्या उद्देशावर आधारित, त्यांच्यामध्ये एकत्रित केलेल्या इलेक्ट्रिक मशीन्स तत्त्वानुसार भिन्न असू शकतात. तथापि, एक निर्विवाद फायदा आहे सिंक्रोनस इलेक्ट्रिक मशीन्स… सिंक्रोनस मशिनमध्ये ब्रश नसतात आणि रोटरच्या कायम चुंबकांमुळे मोटार-जनरेटरची उच्च विशिष्ट शक्ती प्राप्त करणे शक्य होते.

उच्च-तापमान सुपरकंडक्टर्स (HTSC) वर आधारित बेअरिंग्ज आणि सस्पेंशन गैर-संपर्क बीयरिंगसाठी सर्वात योग्य आहेत.

जरी अशा प्रणालींना विशेष कूलिंगची आवश्यकता असते, तरीही ते वीज पुरवठ्याशिवाय पूर्णपणे स्थिर असतात: स्थायी चुंबकाच्या संचाचा इंडक्टर सुपरकंडक्टिंग स्थितीत एचटीएसपी मॅट्रिक्सशी संवाद साधतो. कोणतेही घर्षण नुकसान नाही, हवेतही, उच्च वेगाने कंपने कमी असतात आणि ऑपरेशन दरम्यान संरचना आपोआप केंद्रीत होते.

रशियन एमएआय येथे विकसित केलेल्या डिव्हाइसचे उदाहरण

कायम चुंबकांचे चुंबकीय क्षेत्र सक्रिय एचटीएसपी ब्लॉक्सशी संवाद साधते आणि आधार स्थापित केल्यानंतर, फ्लायव्हील रेडियल दिशेने फिरत नसताना क्रायोस्टॅटवर (1 सेमी पेक्षा कमी अंतरावर त्यावर लिव्हेट करते) फक्त झुकते.

स्टेटर आणि रोटर पोलच्या इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक परस्परसंवादामुळे परिणामी टॉर्क तयार होतो जो फ्लायव्हीलला गती देतो आणि अशा प्रकारे ड्राइव्हला ऊर्जा देतो.आणि गतिज स्वरूपात जमा झालेल्या समर्थनांमध्ये कोणतेही नुकसान नसल्यामुळे, ऊर्जा बर्याच काळासाठी साठवली जाते आणि आवश्यक असल्यास, जनरेटर मोडमध्ये रूपांतर करून वापरली जाते.

पूर्ण नाममात्र 500 kJ ऊर्जा जमा करण्याच्या प्रक्रियेत, फ्लायव्हील 300 सेकंदात 6000 आवर्तन प्रति मिनिट वेगवान होते. हे 10 kW ची उर्जा 25 सेकंदांसाठी सहज पुरवू शकते, कारण प्लांटमधून घेतलेली रेट केलेली पॉवर अनुक्रमे 250 kJ आहे, 1 kW चा भार 4 मिनिटांसाठी पुरवण्याची हमी दिली जाऊ शकते.

चार्जिंग करताना इनपुट व्होल्टेज वारंवारता 220-240 व्होल्टच्या मानक मुख्य व्होल्टेजवर 50 Hz असते. फ्लायव्हीलचे वजन 100 किलो आहे आणि जडत्वाचा क्षण अंदाजे 3.6 किलो * m2 आहे.

जनरेटर मोडसाठी, निवड दरम्यान वर्तमान वारंवारता 160 ते 240 व्होल्ट्सच्या व्होल्टेजवर तीन टप्प्यांवर 200 Hz आहे. निवडीसाठी कमाल रेट केलेली शक्ती 11 किलोवॅट आहे.

रशिया आणि CIS साठी संभावना

अगदी अलीकडे, रशियन कंपनी कायनेटिक पॉवरने सुपर फ्लायव्हील्सवर आधारित स्थिर गतिज ऊर्जा संचयन उपकरणांची स्वतःची आवृत्ती तयार केली आहे. असे एक स्टोरेज डिव्हाइस 100 kWh पर्यंत ऊर्जा साठवून ठेवण्यास आणि 300 kW पर्यंत अल्पकालीन उर्जा प्रदान करण्यास सक्षम आहे.

रशियन बाजाराच्या परिस्थितीत, अशा अनेक स्टोरेज डिव्हाइसेसचा एक गट महागड्या आणि अवजड पंप केलेल्या पॉवर प्लांट्सची जागा घेऊन संपूर्ण प्रदेशाच्या विद्युत भाराच्या दैनंदिन विषमतेची बरोबरी करण्यास सक्षम आहे.

याव्यतिरिक्त, सुरुवातीला नमूद केल्याप्रमाणे, काइनेटिक स्टोरेज डिव्हाइसेसचा वापर उच्च पातळीच्या जबाबदारीसह उपकरणांना अखंड ऊर्जा प्रदान करण्यासाठी केला जाऊ शकतो.या घडामोडींचे वैशिष्ट्यपूर्ण गुणधर्म एका सेकंदाच्या शंभरावा भागाच्या पातळीवर डिव्हाइसचा प्रतिसाद सुनिश्चित करतात, जे वापरकर्त्यांना एका सेकंदासाठी वीज पुरवठ्यात व्यत्यय आणू देत नाहीत.