Разработка кинетического накопителя электрической энергии с магнитной компенсацией
Loading...
Date
2019
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків
Abstract
RUS: Аннотация. Рассмотрены оптимальные параметры компактного кинетического накопителя электрической энергии, позволяющие охватить наиболее широкий круг потребителей автономных солнечных электростанций. Оценены объемы рынка потребителей. Проведена сравнительная характеристика различных типов накопителей электрической энергии. Указаны достоинства и недостатки каждого из существующих видов накопителей. Дана стоимостная характеристика одного зарядо-разрядного цикла электрохимических накопителей. Показано совместное применение накопителей кинетической и электрической энергии в структуре гибридного накопителя с целью оптимизации стоимостных затрат на производство электрической энергии от альтернативных источников электрической энергии. В этом случае, компенсация высокочастотных пульсаций напряжения осуществляется за счет энергии, предварительно запасенной в кинетическом накопителе. Рассмотрены технические проблемы, возникающие при использовании накопителей кинетической энергии (маховиков). К ним относят наличие гироскопического эффекта, не позволяющего мобильное исполнение накопителя, а также специальные требования к материалу, из которого изготавливается маховик. Рассмотрены возможные особенности конструктивного исполнения накопителей на основе маховиков. Использование магнитной компенсации центробежных сил маховика позволяет отказаться от использования высокопрочных и дорогостоящих материалов.
ENG: Abstract. The optimal parameters of a compact kinetic energy storage device are considered, which allow to cover the widest range of consumers of autonomous solar power plants. Estimated consumer market volumes. A comparative characteristic of various types of electrical energy storage devices is carried out. The advantages and disadvantages of each of the existing types of drives are indicated. The cost characteristic of one charge-discharge cycle of electrochemical storage devices is given. The combined use of kinetic and electric energy storage devices in the structure of a hybrid storage device is shown with the aim of optimizing the cost of generating electric energy from alternative sources of electric energy. In this case, the compensation of high-frequency voltage ripples is carried out due to the energy previously stored in the kinetic storage device. Technical problems arising when using kinetic energy storage devices (flywheels) are considered. These include the presence of a gyroscopic effect that does not allow mobile performance of the drive, as well as special requirements for the material from which the flywheel is made. Possible features of the design of flywheel-based drives are considered. The use of magnetic compensation of the centrifugal forces of the flywheel eliminates the use of high-strength and expensive materials.
UKR: Анотація. Розглянуто оптимальні параметри компактного кінетичного накопичувача електричної енергії, що дозволяють охопити найбільш широке коло споживачів автономних сонячних електростанцій. Оцінені обсяги ринку споживачів. Проведена порівняльна характеристика різних типів накопичувачів електричної енергії. Вказані переваги і недоліки кожного з існуючих видів накопичувачів. Дана вартісна характеристика одного заряду-розрядної циклу електрохімічних накопичувачів. Показано спільне застосування накопичувачів кінетичної і електричної енергії в структурі гібридного накопичувача з метою оптимізації вартісних витрат на виробництво електричної енергії від альтернативних джерел електричної енергії. В цьому випадку, компенсація високочастотних пульсацій напруги здійснюється за рахунок енергії, попередньо збереженої в кінетичному накопичувачі. Розглянуто технічні проблеми, що виникають при використанні накопичувачів кінетичної енергії (маховиків). До них відносять наявність гироскопического ефекту, що не дозволяє мобільне виконання накопичувача, а також спеціальні вимоги до матеріалу, з якого виготовляється маховик. Розглянуто можливі особливості конструктивного виконання накопичувачів на основі маховиків. Використання магнітної компенсації відцентрових сил маховика дозволяє відмовитися від використання високоміцних і дорогих матеріалів.
ENG: Abstract. The optimal parameters of a compact kinetic energy storage device are considered, which allow to cover the widest range of consumers of autonomous solar power plants. Estimated consumer market volumes. A comparative characteristic of various types of electrical energy storage devices is carried out. The advantages and disadvantages of each of the existing types of drives are indicated. The cost characteristic of one charge-discharge cycle of electrochemical storage devices is given. The combined use of kinetic and electric energy storage devices in the structure of a hybrid storage device is shown with the aim of optimizing the cost of generating electric energy from alternative sources of electric energy. In this case, the compensation of high-frequency voltage ripples is carried out due to the energy previously stored in the kinetic storage device. Technical problems arising when using kinetic energy storage devices (flywheels) are considered. These include the presence of a gyroscopic effect that does not allow mobile performance of the drive, as well as special requirements for the material from which the flywheel is made. Possible features of the design of flywheel-based drives are considered. The use of magnetic compensation of the centrifugal forces of the flywheel eliminates the use of high-strength and expensive materials.
UKR: Анотація. Розглянуто оптимальні параметри компактного кінетичного накопичувача електричної енергії, що дозволяють охопити найбільш широке коло споживачів автономних сонячних електростанцій. Оцінені обсяги ринку споживачів. Проведена порівняльна характеристика різних типів накопичувачів електричної енергії. Вказані переваги і недоліки кожного з існуючих видів накопичувачів. Дана вартісна характеристика одного заряду-розрядної циклу електрохімічних накопичувачів. Показано спільне застосування накопичувачів кінетичної і електричної енергії в структурі гібридного накопичувача з метою оптимізації вартісних витрат на виробництво електричної енергії від альтернативних джерел електричної енергії. В цьому випадку, компенсація високочастотних пульсацій напруги здійснюється за рахунок енергії, попередньо збереженої в кінетичному накопичувачі. Розглянуто технічні проблеми, що виникають при використанні накопичувачів кінетичної енергії (маховиків). До них відносять наявність гироскопического ефекту, що не дозволяє мобільне виконання накопичувача, а також спеціальні вимоги до матеріалу, з якого виготовляється маховик. Розглянуто можливі особливості конструктивного виконання накопичувачів на основі маховиків. Використання магнітної компенсації відцентрових сил маховика дозволяє відмовитися від використання високоміцних і дорогих матеріалів.
Description
В. Сыченко: ORCID 0000-0002-9533-2897; С. Арпуль: ORCID: 0000-0003-3698-2627, А. Данилов: ORCID: 0000-0002-3566-8284
Keywords
накопитель энергии, кольцевой маховик, супермаховик, солнечная электростанция, автономная система электроснабжения., energy storage, ring flywheel, super flywheel, solar power station, autonomous power supply system, накопичувач енергії, кільцевий маховик, супермаховик, сонячна електростанція, автономна система електропостачання, КЕРС, КІСЕ
Citation
Васильев И. Л., Сыченко В. Г., Павличенко М. Е., Арпуль С. В., Данилов А. А. Разработка кинетического накопителя электрической энергии с магнитной компенсацией. Вісн. Нац. техн. ун-ту «ХПІ». 2019. № 20 (1345). С. 110–115. DOI: 10.20998/2409-9295.2019.20.15.