Маховичные накопители. Рекуперативное торможение и как накопить энергию без аккумуляторной батареи

Инерционный аккумулятор, или маховичный накопитель, позволяет просто и эффективно запасать кинетическую энергию без каких-либо электронных устройств. Поэтому им можно оснастить даже обычныйвелосипед.

Вместо того, чтобы преобразовывать механическую энергию, в электрическую, а затем использовать ее для зарядки аккумулятора (а это уже химическая энергия) для хранения кинетической энергии используется маховик.

Стальной диск массой 5,5 кг закреплен на раме велосипеда и соединен цепной передачей с задним колесом через сцепление, включение которого выполняется нажатием на штатный рычаг тормоза. Накопленной таким маховиком, при торможении, энергии хватает, чтобы набрать скорость, соответствующую приблизительно 22% первоначальной.

Одно из преимуществ электрических и гибридных транспортных средств — это то, что энергия не тратится полностью, когда вам нужно притормозить.Используя электродвигатель в качестве генератора, вы можете замедлить транспортное средство и передать часть этой кинетической энергии аккумуляторной батарее, чтобы вы могли использовать ее позже.

Раньше инерционный аккумулятор «заряжали» вращением педалей, разгоняя до 2300 об/мин, отключив его от колеса до торможения, это обеспечивал разгон до 40% от исходной скорости, а энергоэффективность конструкции около 15%. Аналогичный уровень показала электрическая системарекуперативноготорможения электровелосипеда.

Емкость велосипедного маховика в этом изобретении составляет примерно 0,5 Вт•ч, что в 6 раз меньше, чем у «пальчиковой» батарейки. Но химические аккумуляторы не способны отдавать заряд также быстро, как механические.

Однако инерционный аккумулятор не обязательно раскручивать напрямую от колеса. Это можно сделать и с помощью любого привода, например, электрического. В таком случае не нужно создавать сложную механическую схему, обеспечивающую передачу момента, и легко придавать маховику практически любую скорость.

В транспортных средствах электромеханические устройства начали использовать еще в 1940-х годах в автобусах. Оснащенные маховичным накопителем энергии«гиробусы»Oerlikon более 7 лет успешно возили пассажиров в Швейцарии. Аналогичный транспорт работал до 1959 года также в Конго и в Бельгии.

Пример современного инерционного аккумулятора для транспорта — система Williams Hybrid Power. Разработанная изначально для болидов Формулы-1, она нашла применение в спортпрототипе Audi R18, участвующем в «24 часах Ле-Мана», и в знаменитых двухэтажных лондонских автобусах.

Электровелосипеды, скутеры и другие варианты микромобильности также могут выполнять рекуперативное торможение. Возникает вопрос: можно ли это сделать без аккумуляторов и электродвигателей и как хранить энергию для дальнейшего использования? Маховичные накопители рассматриваются в качестве перспективной технологии стационарного хранения электроэнергии.