Ученые из НИУ Московского энергетического института изобрели кинетический накопитель энергии с высокотемпературным сверхпроводниковым подвесом. Он снижает необходимость в частом заряде электрических аккумуляторных батарей. Принцип действия такого КНЭ основан на запасании электричества в виде механической энергии вращающегося маховика.

Это экологически чистый способ экономии энергии: КНЭ снижает необходимость в частом заряде электрических аккумуляторных батарей. Высокую эффективность КНЭ дает магнитная левитация. Основная ее идея – использованиe бесконтактного магнитного подвеса на основе эффекта Мейснера, который возникает в высокотемпературных сверхпроводниках.

Благодаря возможности «запоминать» и «сохранять» магнитное поле, в котором охлаждены эти сверхпроводники, ученым удалось «подвесить» быстро вращающийся стальной диск (маховик) в вакууме практически без затрат энергии. Конструкция решает вопрос создания неуправляемого подвеса на основе высокотемпературных сверхпроводников, которые удерживают маховик внутри устройства, и полностью исключает трение.

3D-визуализация КНЭ в разрезе. Показаны основные элементы накопителя / ©Пресс-служба НИУ “МЭИ”

Ученые создали полностью интегрированную система КНЭ, где все элементы находятся в одной вакуумной камере. Это помогло отказаться от теплоизоляции для сверхпроводящих элементов, уменьшить немагнитный зазор в подвесе до одного миллиметра и, соответственно, повысить его характеристики.

3D-визуализация КНЭ в разрезе. Показаны основные элементы накопителя / ©Пресс-служба НИУ “МЭИ”

Затем были разработаны оригинальная конструкция магнитного бесконтактного арретира, чтобы установить положения маховика внутри вакуумной камеры в момент охлаждения сверхпроводящих элементов (до охлаждения сверхпроводящий подвес не удерживает маховик) и конструкция мотор-генератора для КНЭ, встраиваемого внутрь маховика, которая обеспечила минимальные потери энергии в режиме хранения. Особенность мотор-генератора — система постоянных магнитов в телe стального маховика, что дает возможность использовать его как ротор.

Демонстрация явления магнитной левитации / ©Пресс-служба НИУ “МЭИ”

«КНЭ с бесконтактным магнитным подвесом на основе эффекта высокотемпературной сверхпроводимости повышает эффективность хранения энергии до уровня современных аккумуляторных батарей. Его особенность — эффективное сглаживание быстрых колебаний мощности с характерным временем от долей секунды до десятков минут. КНЭ могут использоваться для быстрого реагирования энергетической системы на изменение баланса между генерируемой и потребляемой мощностью, связанных, например, с непостоянством скорости ветра», – Екатерина Курбатова, доцент кафедры Электромеханики, Электрических и Электронных Аппаратов (ЭМЭЭА).