Учёные 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 молодёжной 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 чём особенность и уникальность маёвского 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 Львовича Ковалёва, сверхпроводниковый кинетический накопитель энергии является перспективной разработкой в области электромеханики:
— Он может заменить существующие источники аварийного питания – дизельные генераторы, так как превосходит их по экономичности, надёжности, долговечности и экологичности, — заключает Константин Львович.
Уникальность
Уникальность маёвского прибора состоит в самом механизме накопителя: в разработке молодые учёные 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 данном 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».
Маёвская разработка не имеет аналогов на российском рынке. В планах у молодых учёных — 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.