Cuando se trata de la necesidad de acumular energía de alguna manera, muchos comienzan a pensar inmediatamente en la batería. Por supuesto, qué más podría ser. Sin embargo, hay otro método que no se usa con mucha frecuencia, pero que al mismo tiempo tiene muy buenas perspectivas. Especialmente en el contexto del desarrollo de otras tecnologías. Estos desarrollos se utilizaron incluso en la producción de transporte público y de mercancías. Sus orígenes se remontan a la Unión Soviética, pero recientemente la tecnología ha comenzado a utilizarse cada vez con más frecuencia. Hace varios años, cuando la normativa lo permitía, se utilizaba incluso en la Fórmula 1. Abramos el velo del secreto y te contamos cómo funciona este invento bastante simple pero ingenioso, y sobre una persona que dedicó su vida a ello.
¿Qué es un volante?
Hoy hablaremos sobre los súper volantes y su creadora Nurbey Gulia. Aunque parezca que el volante es algo anticuado y puramente técnico, también tiene cabida en el nuevo mundo eléctrico.
Los propios volantes se inventaron hace mucho tiempo e incluso se utilizaron con éxito en la industria de esos años. Incluso hay hallazgos en Mesopotamia y la antigua China que confirman el uso de tales dispositivos. Es cierto que estaban hechos de barro cocido o madera y realizaban otras funciones.
¿Dónde se utilizan los volantes?
Debido a su masividad y las leyes de la física que acompañan al movimiento de un volante, ha encontrado aplicación en muchos mecanismos modernos, desde el transporte hasta la industria.
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La aplicación más sencilla es mantener la velocidad de rotación del eje en el que está montado el volante. Esto puede resultar útil mientras una máquina está en funcionamiento. Sobre todo en esos momentos en los que está experimentando cargas bruscas y es necesario evitar una bajada de velocidad. Resulta este tipo de amortiguador.
Probablemente, el lugar más común donde se encuentran los volantes es en el motor de combustión interna de un automóvil. Permite mantener la velocidad del motor cuando se desacopla el embrague. Esto reduce el impacto en la transmisión, ya que el cambio de marcha ocurre mientras el motor está funcionando por encima del ralentí. Además, se consigue una mayor comodidad y un movimiento más suave. Es cierto que en los autos de carreras, el volante se aligera mucho para reducir el peso y aumentar la velocidad a la que gira el motor.
Volante de un automóvil de pasajeros.
Además, los volantes se utilizan a menudo para estabilizar el movimiento. Esto sucede debido a que la rueda, que es el volante, crea un efecto giroscópico al girar. Crea una fuerte resistencia al intentar inclinarlo. Este efecto se puede sentir fácilmente, por ejemplo, al hacer girar una rueda de bicicleta e intentar inclinarla, o al levantar un disco duro que funcione.
Tal fuerza interfiere con el control de la motocicleta, obligando a recurrir a la contraviraje, especialmente a alta velocidad, pero ayuda mucho, por ejemplo, a estabilizar el barco durante el balanceo. Además, al colgar dicho volante y tener en cuenta que siempre está en la misma posición con respecto al horizonte, puede corregir sus desviaciones del cuerpo del objeto y comprender su posición en el espacio. El uso de tales propiedades de un volante es relevante en la aviación. Es el volante giratorio el que determinará la posición del fuselaje de la aeronave en el espacio.
Super volante Gulia
Ahora, después de una introducción y antecedentes bastante largos, hablemos directamente sobre los súper volantes y cómo ayudan a conservar energía sin tener ningún compuesto químico en su composición para esto.
Nurbey Gulia - creó y promueve la idea de un súper volante como dispositivo de almacenamiento de energía.
Un súper volante es un tipo de volante diseñado para almacenar energía. Está especialmente diseñado para almacenar la mayor cantidad de energía posible sin necesidad de ningún otro propósito.
Estos volantes son pesados y giran muy rápido. Debido al hecho de que la velocidad de rotación es muy alta, existe el riesgo de un vacío en la estructura, pero esto también está pensado. El volante en sí consiste en vueltas en espiral de cinta plástica de acero o materiales compuestos. Además del hecho de que dicha estructura es más fuerte que una monolítica, todavía se destruye gradualmente. Es decir, en caso de delaminación, el volante simplemente se ralentizará y se enredará en sus propias partes. No creo que valga la pena explicar que la rotura de un volante que gira a decenas de miles de revoluciones por minuto y pesa al menos decenas de kilogramos tiene consecuencias muy graves.
Además, para garantizar una seguridad aún mayor, puede colocar un sistema con un volante de inercia de este tipo en una cápsula blindada y enterrarlo varios metros en el suelo. En este caso, los elementos móviles definitivamente no podrán dañar a una persona.
Una ventaja adicional de usar una cápsula blindada será la creación de un vacío en ella, lo que reducirá significativamente el efecto de las fuerzas externas en el movimiento. En pocas palabras, de esta forma se puede minimizar o eliminar por completo la resistencia del medio gaseoso (en el caso habitual del aire).
Así es como funciona el súper volante de Gulia.
La resistencia de los cojinetes sobre los que se instala el volante también actúa como fuerzas adicionales que dificultan la rotación. Pero se puede montar sobre una suspensión magnética. En este caso, las fuerzas de influencia se reducen a un mínimo, que puede pasarse por alto. Es por esta razón que dichos volantes pueden girar durante meses. Además, la suspensión magnética le permite no preocuparse por el desgaste del sistema. Solo el generador está gastado.
norte
Es el generador que es el elemento que te permite generar electricidad. Simplemente se conecta al volante y recibe la rotación que se le transmite, genera electricidad. Resulta un análogo de un generador convencional, solo que para esto no es necesario quemar combustible.
Para almacenar energía cuando no hay carga, el volante gira y así “retiene la carga”. En realidad, también es posible una versión combinada por analogía con las baterías convencionales, que pueden emitir energía y cargarse a sí mismas simultáneamente. Para hacer girar el volante, se utiliza un generador de motor, que puede hacer girar el volante y tomar la energía de su rotación.
Estos sistemas son relevantes para el almacenamiento de energía en los hogares y en los sistemas de carga. Por ejemplo, un sistema similar, tal como lo concibieron los ingenieros de Skoda, debería usarse para cargar los automóviles. Durante el día, el volante gira y por la noche da carga a los autos eléctricos, sin cargar la red de la ciudad por la tarde y por la noche. En este caso, puede cargar lentamente desde un volante o rápidamente desde varios, de los cuales se “quitará” más electricidad.
Súper eficiencia del volante
La eficiencia de los súper volantes a pesar de todo su aparente arcaísmo alcanza valores muy altos. Su eficiencia alcanza el 98 por ciento, que ni siquiera se imaginan las baterías de almacenamiento ordinarias. Por cierto, la autodescarga de tales baterías también ocurre más rápido que la pérdida de velocidad de un volante bien hecho en el vacío y en una suspensión magnética.
Puede recordar los viejos tiempos cuando la gente empezaba a almacenar energía por medio de volantes. El ejemplo más simple son las ruedas de alfarero, que se hicieron girar y se hicieron girar mientras el artesano trabajaba en la siguiente vasija.
Ya hemos determinado que el diseño de un súper volante es bastante simple, tiene una alta eficiencia y al mismo tiempo es relativamente económico, pero tiene un inconveniente, que afecta la eficiencia de su uso y obstaculiza la adopción masiva. Más precisamente, existen dos de esas desventajas.
Volante de correa.
El principal será el mismo efecto giroscópico. Si en los barcos esta es una propiedad lateral útil, entonces en el transporte por carretera interferirá mucho y será necesario utilizar sistemas de suspensión complejos. La segunda desventaja será el peligro de incendio en caso de destrucción. Debido a la alta tasa de destrucción, incluso los volantes compuestos generarán una gran cantidad de calor debido a la fricción contra el interior de la cápsula blindada. En una instalación estacionaria, esto no será un gran problema, ya que se puede hacer un sistema de extinción de incendios, pero en el transporte puede crear muchas dificultades. Además, en el transporte, el riesgo de destrucción es mayor debido a las vibraciones durante el movimiento.
¿Dónde se utilizan supervolantes?
En primer lugar, N. V. Gulia quería utilizar su invento en el transporte. Incluso se construyeron y probaron varios prototipos. A pesar de esto, los sistemas no fueron más allá de las pruebas. Pero el uso de este método de almacenamiento de energía se encontró en otra área.
Entonces, en los EE. UU. En 1997, Beacon Power dio un gran paso en el desarrollo de súper volantes para usar en plantas de energía a nivel industrial. Estos súper volantes podían almacenar energía hasta 25 kWh y tenían una potencia de hasta 200 kW. La construcción de la planta de 20 MW comenzó en 2009. Tuvo que nivelar los picos de carga en la red eléctrica.
También hay proyectos similares en Rusia. Por ejemplo, bajo la supervisión científica del propio N. V. Gulia, Kinetic Power ha creado su propia versión de dispositivos de almacenamiento de energía cinética estacionarios basados en un súper volante. Un convertidor puede almacenar hasta 100 kWh de energía y proporcionar una potencia de hasta 300 kW. El sistema de tales volantes puede proporcionar una compensación de la falta de homogeneidad diaria de la carga eléctrica de toda una región. Por lo tanto, puede abandonar por completo las costosas centrales eléctricas de almacenamiento por bombeo.
También es posible usar súper volantes en objetos donde se necesita independencia de las redes eléctricas y energía de respaldo. Estos sistemas responden muy bien. Es literalmente una fracción de segundo y le permite proporcionar energía verdaderamente ininterrumpida.
Tal idea "no surgió". ¿Puede funcionar con trenes?
Otro lugar donde se puede utilizar el Super Flywheel es en el transporte ferroviario. Se gasta mucha energía en frenar los trenes y, si no la desperdicia, calentando los mecanismos de frenado y haciendo girar el volante, la energía acumulada se puede gastar en ganar velocidad. Dirás que el sistema de suspensión será muy frágil para el transporte y tendrás razón, pero en este caso también podemos hablar de rodamientos, ya que simplemente no hay necesidad de almacenar energía durante mucho tiempo y las pérdidas de los rodamientos no serán tan grandes en un período de tiempo así. Pero este método le permite ahorrar el 30 por ciento de la energía consumida por el tren para moverse.
Como puede ver, los sistemas de súper volante tienen muchas ventajas y muy pocas desventajas. De esto podemos concluir que ganarán popularidad, serán más baratos y más generalizados. Este es el caso en que las propiedades de la materia y las leyes de la física, familiares para la gente desde la antigüedad, le permiten encontrar algo nuevo. Como resultado, obtuviste una simbiosis asombrosa de mecánica y electricidad, cuyo potencial aún no se ha revelado por completo.
Artem Sutyagin
