电网和未来的电动车都离不开蓄能技术。

管理可再生能源

陀螺仪是动力保存原理的范例。

陀螺仪是动力保存原理的范例。

风能等可再生资源的开发规模正越来越大。这类资源的发电量起伏较大,这对电力和资源的管理提出了更高要求。

风力主要取决于自然的风势。因此,风力有时会过剩,有时又不足。

风力不足时,水力发电将是一个很好的补充。风力过剩时,正是水电站水库蓄水的最佳时机。

但是,水电、核电等输出功率平稳的能源,并不能有效应对电力产量不均衡的问题。因为一些政治原因,水电和核电的开发受到一定限制,也意味着我们不能无休止的提高这两种资源的发电量。

因此,我们迫切需要找到一种方法,将发电高峰期的能源蓄至发电量较低的时候使用。

环保车辆的蓄能

高效的蓄能方法不仅仅能够有效调节电网供应,也对电动车等移动蓄能设备具有重要意义。增加蓄电量、降低电量损耗能有效提高电动车的续航能力,增加电动车与汽油车、柴油车竞争的资本。

飞轮可以解决这一问题

飞轮蓄能是解决以上问题的备选方案之一。飞轮蓄能的原理是:输入的能量越多,飞轮转速越快;当能量被提取时,飞轮的转速就会下降。

最先进的飞轮系统拥有由复合材料制成的叶片和磁轴承,每分钟转数在20000到50000之间。这套系统可以在几分钟内充满电,能效高达90%。能效是能够从该系统中提取出的能量与输入系统中的能量之比。

将飞轮应用到汽车与核聚变反应堆中

飞轮技术的应用面很广。

例如,英格兰JET聚变设施中的托卡马克装置使用了两个各重775吨、每分钟225转的飞轮。在JET聚变反应堆开始进行大规模实验的几分钟前,飞轮通过电网所提供的电力进行加速以储蓄大量电能。当大规模实验开始,飞轮中储蓄的电能将在短时间内释放出来供实验使用。

飞轮也可以在汽车蓄能等小规模应用中大展拳脚。飞轮拥有使用寿命长、充电时间短、高效等优势。

利与弊

飞轮具有环保及提高蓄能效率等潜在优势。另外,它们可以采用无害材料制造,不含危险的化学品。能效对于能源系统来说十分重要,在可再生能源十分匮乏的现在更是显得异常重要。

但是飞轮有一个缺点:如果加载的能量超出了飞轮材料的承受限度,有可能引发爆炸。我们需要安全墙来增加装置的重量,以提高安全性。

减少摩擦是降低能量损耗的关键。经证实:传统的滚珠轴承已很难达到预期效果,真空环境下的磁轴承会是更好选择。

另一道难题,是当飞轮安装在汽车上时,如何避免陀螺效应带来的危害?应将飞轮安装在汽车的转动轴上,使陀螺效应对车辆操控的影响最小化。

飞轮技术既可以用于系统蓄能,也可以作为大型电网的调节器。未来会有更多关于飞轮的信息。

本文于2011年11月发布