Ученые кафедры 310 «Электроэнергетические, электромеханические и биотехнические системы» МАИ разработали сверхпроводниковый кинетический накопитель энергии (КНЭ). Его коэффициент полезного действия составляет почти 100%.
Проект был отмечен на XLVII Международной молодежной научной конференции «Гагаринские чтения», а также в рамках Европейской конференции по прикладной сверхпроводимости EuCAS – 2021. Пресс-служба Московского авиационного института пообщалась с командой разработчиков и узнала, в чем особенность и уникальность нового КНЭ.
Применение
Кинетический накопитель энергии – это устройство для накопления и хранения энергии, которое преобразует механическую энергию вращающегося маховика в электрическую энергию мотор-генератора.
КНЭ применяются в качестве аварийного источника питания, вспомогательного источника питания при пиковых нагрузках на электросеть и в системах электроснабжения на основе возобновляемых источников энергии.
По словам руководителя проекта, доктора технических наук, профессора Московского авиационного института Константина Ковалёва, сверхпроводниковый кинетический накопитель энергии – перспективная разработка в области электромеханики.
«Он может заменить существующие источники аварийного питания – дизельные генераторы, так как превосходит их по экономичности, надёжности, долговечности и экологичности», – заключает профессор.
Уникальность
Уникальность прибора состоит в самом механизме накопителя: в разработке молодые ученые применили магнитный подвес, сверхпроводниковые подшипники, «безжелезный» мотор-генератор и вакуумируемый корпус КНЭ. Такая конструкция позволяет минимизировать электрические и механические потери, а также избавиться от трения вращающихся частей о воздух, что и позволяет достичь КПД 99,99 %.
«В устройстве применяются высокотемпературные сверхпроводниковые подшипники, трение в которых полностью отсутствует. Потери энергии любого электромеханического устройства представляют собой сумму потерь, а именно: потери в стали – гистерезисные потери, потери в меди и механические потери – на трение в подшипниках, – объясняет один из авторов проекта, аспирант кафедры 310 Владимир Подгузов. – Мы избавились от гистерезисных потерь, сделав статор мотор-генератора «безжелезным»».
Маевская разработка не имеет аналогов на российском рынке. В планах у молодых специалистов – провести полный цикл испытаний данного устройства и доказать его эффективность. Для этого необходимо откачать воздух из корпуса КНЭ и создать там вакуум – тогда, по словам авторов, можно достичь номинальной частоты вращения маховика в 8000 оборотов в минуту, не опасаясь нагрева вращающихся частей за счёт трения о воздух, тогда как на воздухе температура маховика достигает критических показателей уже после 5000 оборотов.
