Quando se trata da necessidade de acumular energia de alguma forma, muitos começam imediatamente a pensar na bateria. Claro, o que mais poderia ser. No entanto, existe outro método que não é usado com muita frequência, mas ao mesmo tempo tem boas perspectivas. Especialmente no contexto do desenvolvimento de outras tecnologias. Tais desenvolvimentos foram usados até mesmo na produção de transporte público e de carga. Suas origens remontam à União Soviética, mas recentemente a tecnologia começou a ser usada com cada vez mais frequência. Vários anos atrás, quando os regulamentos permitiam, era usado até na Fórmula 1. Vamos abrir o véu do sigilo e contar como funciona essa invenção bastante simples, mas engenhosa, e sobre uma pessoa que dedicou sua vida a isso.
O que é um volante?
Hoje vamos falar sobre super volantes e seu criador Nurbey Gulia. Embora pareça que o volante seja algo desatualizado e puramente técnico, ele também tem um lugar no novo mundo elétrico.
Os próprios volantes foram inventados há muito tempo e até mesmo usados com sucesso na indústria daqueles anos. Existem até achados na Mesopotâmia e na China antiga que confirmam o uso de tais dispositivos. É verdade que então eles eram feitos de barro cozido ou madeira e desempenhavam outras funções.
Onde os volantes são usados?
Devido à sua robustez e às leis da física que acompanham o movimento de um volante, ele encontrou aplicação em muitos mecanismos modernos - do transporte à indústria.
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A aplicação mais simples é manter a velocidade de rotação do eixo no qual o volante está montado. Isso pode ser útil enquanto a máquina está funcionando. Principalmente nos momentos em que sofre cargas agudas e é necessário evitar uma queda na velocidade. Acontece que esse tipo de amortecedor.
Provavelmente, o lugar mais comum onde os volantes são encontrados é no motor de combustão interna de um carro. Permite que a rotação do motor seja mantida quando a embreagem é desengatada. Isso reduz o impacto na transmissão, uma vez que a mudança de marcha ocorre enquanto o motor está funcionando acima da marcha lenta. Além disso, consegue-se maior conforto e movimentos mais suaves. É verdade que, em carros de corrida, o volante é muito mais leve para reduzir o peso e aumentar a velocidade de rotação do motor.
Volante de um carro de passageiros.
Além disso, os volantes costumam ser usados para estabilizar o movimento. Isso ocorre porque a roda, que é o volante, cria um efeito giroscópico ao girar. Ele cria uma forte resistência ao tentar incliná-lo. Esse efeito pode ser facilmente sentido, por exemplo, girando a roda de uma bicicleta e tentando incliná-la ou pegando um disco rígido em funcionamento.
Tal força interfere no controle da motocicleta, obrigando a recorrer ao contra-direção, principalmente em alta velocidade, mas ajuda muito, por exemplo, para estabilizar o navio durante o rolamento. Além disso, ao pendurar esse volante e levar em conta que ele está sempre na mesma posição em relação ao horizonte, você pode corrigir seus desvios do corpo do objeto e entender sua posição no espaço. O uso de tais propriedades de um volante é relevante na aviação. É o volante giratório que determinará a posição da fuselagem da aeronave no espaço.
Super volante Gulia
Agora, após uma longa introdução e histórico, vamos falar diretamente sobre os super volantes e como eles ajudam a conservar energia sem ter nenhum composto químico em sua composição para isso.
Nurbey Gulia - criou e promove a ideia de um super volante como dispositivo de armazenamento de energia.
Um super volante é um tipo de volante projetado para armazenamento de energia. É especialmente projetado para armazenar o máximo de energia possível sem a necessidade de qualquer outro propósito.
Esses volantes são pesados e giram muito rápido. Devido ao fato da velocidade de rotação ser muito alta, existe o risco de vácuo na estrutura, mas isso também é considerado. O próprio volante consiste em voltas em espiral de fita plástica de aço ou materiais compostos. Além do fato de que tal estrutura é mais forte do que uma monolítica, ela ainda é gradualmente destruída. Ou seja, no caso de delaminação, o volante simplesmente diminuirá a velocidade e ficará preso em suas próprias partes. Não acho que valha a pena explicar que a ruptura de um volante que gira a dezenas de milhares de rotações por minuto e pesa pelo menos dezenas de quilos tem consequências muito graves.
Além disso, para garantir ainda mais segurança, você pode colocar um sistema com esse volante em uma cápsula blindada e enterrá-lo vários metros no solo. Neste caso, os elementos móveis definitivamente não serão capazes de ferir uma pessoa.
Uma vantagem adicional de usar uma cápsula blindada será a criação de um vácuo nela, o que reduzirá significativamente o efeito de forças externas sobre o movimento. Simplificando, desta forma você pode minimizar ou remover completamente a resistência do meio gasoso (no caso usual do ar).
É assim que o super volante de Gulia funciona.
A resistência dos rolamentos nos quais o volante está instalado também atua como forças adicionais que impedem a rotação. Mas pode ser montado em suspensão magnética. Nesse caso, as forças de influência são reduzidas ao mínimo, o que pode ser desprezado. É por essa razão que esses volantes podem girar por meses. Além disso, a suspensão magnética permite que você não se preocupe com o desgaste do sistema. Apenas o gerador está desgastado.
É o gerador que é o elemento que permite gerar eletricidade. Ele simplesmente se conecta ao volante e recebe a rotação transmitida a ele, ele gera eletricidade. Acontece um análogo de um gerador convencional, só que para isso você não precisa queimar combustível.
Para armazenar energia quando não há carga, o volante gira e, portanto, “mantém a carga”. Na verdade, uma versão combinada também é possível por analogia com baterias convencionais, que podem simultaneamente emitir energia e se carregar. Para girar o volante, um gerador a motor é usado, que pode tanto girar o volante quanto tirar a energia de sua rotação.
Esses sistemas são relevantes para o armazenamento de energia em residências e em sistemas de carregamento. Por exemplo, um sistema semelhante, concebido pelos engenheiros da Skoda, deve ser usado para carregar carros. Durante o dia, o volante gira e, à noite, dá carga aos carros elétricos, sem carregar a rede da cidade à tarde e à noite. Neste caso, você pode carregar lentamente de um volante ou rapidamente de vários, dos quais mais eletricidade será “removida”.
Supereficiência do volante
A eficiência dos super volantes para todo o seu aparente arcaísmo atinge valores muito altos. Sua eficiência chega a 98 por cento, o que nem sequer é sonhado por baterias de armazenamento comuns. A propósito, a autodescarga dessas baterias também ocorre mais rapidamente do que a perda de velocidade de um volante bem feito no vácuo e em suspensão magnética.
Você pode se lembrar dos velhos tempos, quando as pessoas começaram a armazenar energia por meio de volantes. O exemplo mais simples são as rodas de oleiro, que foram giradas e giradas enquanto o artesão trabalhava no próximo navio.
Já determinamos que o design de um super volante é bastante simples, tem uma alta eficiência e ao mesmo tempo é relativamente barato, mas tem uma desvantagem que afeta a eficiência de seu uso e impede sua adoção em massa. Mais precisamente, existem duas dessas desvantagens.
Volante do cinto.
O principal será o mesmo efeito giroscópico. Se em navios esta é uma propriedade lateral útil, então no transporte rodoviário ela irá interferir muito e será necessário usar sistemas de suspensão complexos. A segunda desvantagem será o risco de incêndio em caso de destruição. Devido à alta taxa de destruição, até mesmo volantes compostos irão gerar uma grande quantidade de calor devido ao atrito contra o interior da cápsula blindada. Em uma instalação estacionária, isso não será um grande problema, pois um sistema de extinção de incêndio pode ser feito, mas no transporte pode criar muitas dificuldades. Além disso, no transporte, o risco de destruição é maior devido às vibrações durante o movimento.
Onde os super volantes são usados?
Em primeiro lugar, N. V. Gulia queria usar sua invenção no transporte. Vários protótipos foram construídos e testados. Apesar disso, os sistemas não foram além dos testes. Mas o uso desse método de armazenamento de energia foi encontrado em outra área.
Assim, nos EUA em 1997, a Beacon Power deu um grande passo no desenvolvimento de super volantes para uso em usinas de energia em nível industrial. Esses super volantes podiam armazenar energia de até 25 kWh e tinham potência de até 200 kW. A construção da usina de 20 MW começou em 2009. Ela teve que nivelar os picos de carga na rede elétrica.
Existem projetos semelhantes na Rússia também. Por exemplo, sob a supervisão científica do próprio N. V. Gulia, Kinetic Power criou sua própria versão de dispositivos estacionários de armazenamento de energia cinética baseados em um super volante. Um inversor pode armazenar até 100 kWh de energia e fornecer potência de até 300 kW. O sistema de tais volantes pode fornecer equalização da não homogeneidade diária da carga elétrica de uma região inteira. Portanto, você pode abandonar completamente as muito caras usinas hidrelétricas reversíveis.
Também é possível usar super volantes em objetos onde a independência de redes elétricas e energia de reserva é necessária. Esses sistemas são muito responsivos. É literalmente uma fração de segundo e permite uma alimentação verdadeiramente ininterrupta.
Essa ideia "não surgiu". Pode funcionar com trens?
Outro local onde o Super Flywheel pode ser utilizado é no transporte ferroviário. Muita energia é gasta na frenagem dos trens e, se você não a desperdiçar, aquecendo os mecanismos de frenagem e girando o volante, a energia acumulada pode ser gasta no ganho de velocidade. Você dirá que o sistema de suspensão será muito frágil para o transporte e você terá razão, mas neste caso também podemos falar sobre rolamentos, já que simplesmente não há necessidade de armazenar energia por muito tempo e as perdas dos rolamentos não serão tão grandes em tal período de tempo. Mas esse método permite que você economize 30% da energia consumida pelo trem para o movimento.
Como você pode ver, os super sistemas de volante têm muitas vantagens e poucas desvantagens. A partir disso, podemos concluir que eles ganharão popularidade, se tornarão mais baratos e mais difundidos. Este é o caso mesmo quando as propriedades da matéria e as leis da física, familiares às pessoas desde os tempos antigos, permitem que você invente algo novo. Como resultado, você obteve uma simbiose incrível de mecânica e elétrica, cujo potencial ainda não foi totalmente revelado.
Artem Sutyagin
