Супераккумулятор

Чемпионом по количеству запасенной энергии на единицу массы по-прежнему остается супермаховик - изготовленный из волокнистых материалов ротор, вращающийся с высокой скоростью на магнитном подвесе.

Чем прочнее волокна ротора на разрыв, тем больше максимальная скорость вращения маховика и, соответственно, запас кинетической энергии в устройстве. Даже при использовании обычного стекловолокна удельный запас энергии супермаховика заметно превосходит возможности обычных аккумуляторов.

Волокнистая структура ротора делает маховик безопасным - при больших скоростях разрыв цельнометаллического ротора подобен взрыву бомбы, а разрыв стекловолокна просто приведет к разлохмачиванию навивки и автоматическому торможению ротора за счет трения разорванных нитей о корпус.

Если использовать нановолокна, прочность которых во много раз больше, скорость вращения (и количество запасенной энергии) можно значительно увеличить, причем емкость такого аккумулятора растет пропорционально квадрату скорости.

Разумеется, таких высоких скоростей (а это сотни тысяч оборотов в минуту) не выдержит ни один подшипник - отсюда и необходимость использования магнитных подвесов. Ротор вращается, опираясь на магнитное поле и не прикасаясь к опорам.

Вакуумный корпус - необходимость избежать сопротивления воздуха при вращении ротора. Это приводит к практически полному исчезновению "саморазряда" - раскрученный маховик способен вращаться без внешних воздействий годами.

Основной недостаток маховиков - зависимость количества отдаваемой энергии от скорости вращения - нетрудно компенсировать, если использовать электронные схемы коммутации и буферные накопители, например, на основе конденсаторов с высокой емкостью.

Разгон ротора (и накопление энергии) проще всего делать при помощи внешних обмоток, которые будут переключаться с необходимой частотой и поочередно притягивать постоянные магниты, закрепленные на оси маховика. Систему разгона и торможения (при отдаче энергии) логично объединить с автоматикой удержания ротора в "невесомости" - на магнитном подвесе.

Потери энергии в такой конструкции минимальны, и зависят только от КПД схем коммутации и потерях в обмотке.

Из-за высокого КПД и отсутствия саморазряда, аккумулятор на основе супермаховика может накапливать даже небольшие порции энергии (например, от солнечных батарей в облачный день) и способен работать в широком диапазоне входных токов. Соответственно, и отдавать энергию супераккумулятор сможет в как обычном режиме, так и в форсированном (например, когда надо быстро нагреть сотню литров воды).

Увеличить емкость устройства легко: достаточно установить несколько супераккумуляторов параллельно или увеличить размеры ротора. При небольших скоростях вращения ротор может иметь диаметр в несколько метров (или даже десятков метров).

Такой агрегат легко обеспечит энергией многоэтажный дом или небольшой коттеджный поселок.

Использование супераккумулятора на транспорте потребует карданного подвеса (из-за гироскопического эффекта). Сменный блок с заранее разогнанным до высокой скорости супермаховиком из алмазоподобных нановолокон обеспечит энергией автомобиль на сотни километров пробега. Вместо автозаправочных станций (и даже зарядных - для электромобилей) появятся станции быстрой замены супермаховиков.

И, конечно, весьма пригодится надежный и емкий источник энергии в авиации - как беспилотной, так и любительской пилотажной.

Более того, супераккумулятор открывает дорогу к разработке "антигравитационного" транспорта. Недалек тот день, когда флаеры, использующие эффект выталкивания сверхпроводника из магнитного поля Земли перестанут быть фантастикой.

03.05.2017. Благовещенск