बिजली उद्योग के लिए काइनेटिक ऊर्जा भंडारण उपकरण

ऊर्जा दक्षता में सुधार का विषय शायद अपनी प्रासंगिकता कभी नहीं खोएगा। इस तथ्य के कारण, आज कई संस्थान अधिक कुशल ऊर्जा भंडारण उपकरणों का विकास कर रहे हैं। और इस क्षेत्र में आशाजनक समाधानों में से एक उच्च-ऊर्जा चक्का पर आधारित गतिज (गति में) ऊर्जा भंडारण का उपयोग है।

उनके आवेदन के क्षेत्र निजी घरों के लिए छोटे स्वतंत्र निर्बाध बिजली आपूर्ति से लेकर बड़े औद्योगिक प्रतिष्ठानों तक भिन्न हो सकते हैं जो एक चक्का के रोटेशन के दौरान ऊर्जा जमा करते हैं और सही समय पर इसे आवश्यक शक्ति स्तर पर जारी करते हैं, नेटवर्क को वोल्टेज बढ़ने से बचाते हैं।

ऐसी इकाइयों का लाभ यह है कि बड़े पैमाने पर चक्का संचित गतिज ऊर्जा को तुरंत विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने में सक्षम होता है, जिससे उपभोक्ता उपकरण आवश्यक शक्ति प्रदान करता है।

इस तरह के उपकरणों को न्यूनतम परिचालन लागत, स्वचालन की उच्च डिग्री और नियमित रखरखाव की आवश्यकता नहीं होती है।

कुछ मिनटों में पूरी क्षमता से चार्ज करने के बाद, फ्लाईव्हील कुछ सेकंड के लिए जरूरत पड़ने पर संग्रहीत ऊर्जा को छोड़ देगा, जबकि नेटवर्क के सामान्य ऑपरेटिंग पैरामीटर उच्च शिखर धाराओं का सामना नहीं कर सकते हैं।

यह काम किस प्रकार करता है

चक्का एक इलेक्ट्रिक मशीन से एक शाफ्ट के माध्यम से या किसी अन्य संचरण तंत्र के माध्यम से रोटेशन प्राप्त करता है और, यदि आवश्यक हो, तो जनरेटर मोड में शाफ्ट के माध्यम से संचित ऊर्जा देता है, और जो मशीन चक्का को घुमाती है वह उस समय जनरेटर के रूप में काम कर सकती है।

मापदंडों को नियंत्रित करने के लिए सेंसर के साथ एक स्वचालित नियंत्रण प्रणाली गति प्राप्त करने की प्रक्रिया को सुरक्षित बनाएगी और एक महत्वपूर्ण स्थिति में चक्का के रोटेशन की खतरनाक गति की उपलब्धि और वापसी के मोड पर तुरंत स्विच करने की आवश्यकता दोनों पर प्रतिक्रिया करेगी। संचित गतिज ऊर्जा।

सुविधाएँ और क्षमताएँ

इस तरह, काइनेटिक स्टोरेज डिवाइस अत्यधिक गैर-मानक मापदंडों के साथ भी इष्टतम उपकरण पावर मोड सुनिश्चित करने के लिए संचय, अस्थायी भंडारण और ऊर्जा के बाद के रूपांतरण की समस्याओं को हल करने की अनुमति देते हैं। नतीजतन, इस तकनीकी समाधान के संभावित अनुप्रयोगों की विस्तृत श्रृंखला शामिल है।

इस प्रकार के एक इलेक्ट्रोमेकैनिकल कनवर्टर के कई फायदे हैं। गतिज भंडारण उपकरणों की विशिष्ट ऊर्जा तीव्रता कैपेसिटर की तुलना में अधिक होती है, और लोड को दी जाने वाली विशिष्ट शक्ति (वर्तमान) के संदर्भ में, वे एसिड बैटरी और ईंधन सेल दोनों से आगे हैं।

इसी समय, काइनेटिक स्टोरेज डिवाइस कॉम्पैक्ट, पर्यावरण के अनुकूल हैं, लगभग 90% की दक्षता है, 10 साल से अधिक की लंबी सेवा जीवन है, बनाए रखना आसान है, और कार्य संसाधन व्यावहारिक रूप से असीमित है, इसके अलावा, कूलिंग सिस्टम सुपरकंडक्टिंग इंडक्शन स्टोरेज डिवाइस (एसपीआईएन) की तुलना में सौ गुना सस्ता है। …

चिकित्सा केंद्र, परमाणु सुविधाएं, डेटा भंडारण केंद्र, बैंक गोदाम, रासायनिक उद्योग- कहीं भी महत्वपूर्ण उपयोगकर्ताओं को शक्ति प्रदान करने के लिए ऊर्जा बैकअप की आवश्यकता होती है, गतिज भंडारण उपकरण काम आएंगे। हम बड़े पावर सिस्टम के पीक लोड को ऑफसेट करने के बारे में क्या कह सकते हैं, यही कारण है कि पूरे शहरी क्षेत्रों में बिजली की कटौती होती है।

अब क्या उपयोग किया जाता है

दस वर्षों के लिए, दुनिया के कई क्षेत्रों, विशेष रूप से संयुक्त राज्य अमेरिका और जर्मनी में और हाल के वर्षों में रूस में गतिज भंडारण उपकरणों का विकास बंद नहीं हुआ है।

जर्मनी का एटीजेड ग्रिड सिंक्रोनाइज़ेशन सिस्टम से लैस 250 किलोवाट तक बिजली देने में सक्षम 20 एमजे ड्राइव का उत्पादन करता है। इसके अलावा, डिवाइस का आयाम 1.5 मीटर से अधिक नहीं है।

ड्राइव फ्लाईव्हील उच्च शक्ति वाले कार्बन फाइबर से बना है और एक एचटीएससी सिरेमिक सस्पेंशन पर लगाया गया है। इलेक्ट्रिक मशीन जो एटीजेड के चक्का को तेज करती है और बिजली पैदा करती है, पूरी हो गई है स्थायी दुर्लभ पृथ्वी चुम्बकों पर आधारित.

अमेरिकन बीकन पावर 6 kWh और 25 kWh के लिए बेलनाकार भंडारण उपकरणों का उत्पादन करता है जिनका उपयोग क्लस्टर में देश के औद्योगिक इलेक्ट्रिक ग्रिड में वर्तमान मापदंडों की स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए किया जा सकता है।

केएनई डिजाइन चरणों

काइनेटिक स्टोरेज डिवाइस को डिजाइन करते समय, डेवलपर्स निम्नलिखित इंजीनियरिंग समस्याओं को हल करते हैं: मोटर-जनरेटर की गणना करें, बियरिंग्स का चयन करें, चक्का की गणना करें, साथ ही कूलिंग, मॉनिटरिंग और कंट्रोल सिस्टम, और फिर उत्पादन के लिए आगे बढ़ें।

एक विशिष्ट ड्राइव मॉडल के उद्देश्य के आधार पर, उनमें एकीकृत इलेक्ट्रिक मशीनें सिद्धांत रूप में भिन्न हो सकती हैं। हालांकि, एक निर्विवाद लाभ है तुल्यकालिक इलेक्ट्रिक मशीनें… सिंक्रोनस मशीनों में, ब्रश नहीं होते हैं, और रोटर के स्थायी चुम्बक मोटर-जनरेटर की एक उच्च विशिष्ट शक्ति प्राप्त करना संभव बनाते हैं।

बियरिंग्स और निलंबन गैर-संपर्क बीयरिंगों के लिए सबसे उपयुक्त हैं, जैसे उच्च तापमान सुपरकंडक्टर्स (एचटीएससी) पर आधारित।

हालांकि इस तरह की प्रणालियों को विशेष शीतलन की आवश्यकता होती है, फिर भी वे बिजली की आपूर्ति के बिना पूरी तरह से स्थिर हो जाते हैं: स्थायी चुम्बकों के एक सेट का एक प्रेरक अतिचालक अवस्था में HTSP मैट्रिक्स के साथ संपर्क करता है। हवा में भी कोई घर्षण हानि नहीं होती है, उच्च गति पर भी कंपन न्यूनतम होता है, और संचालन के दौरान संरचना स्वचालित रूप से केंद्रित होती है।

रूसी MAI में विकसित एक उपकरण का एक उदाहरण

स्थायी चुम्बकों का चुंबकीय क्षेत्र सक्रिय एचटीएसपी ब्लॉकों के साथ परस्पर क्रिया करता है, और समर्थन स्थापित करने के बाद, चक्का बस क्रायोस्टेट पर झुक जाता है (1 सेमी से कम की दूरी पर ऊपर उठता है), जबकि रेडियल दिशा में नहीं चलता है।

स्टेटर और रोटर ध्रुवों की विद्युत चुम्बकीय बातचीत एक परिणामी टोक़ बनाती है जो चक्का को गति देती है और इस प्रकार ड्राइव को सक्रिय करती है।और चूंकि गतिज रूप में संचित समर्थन में कोई नुकसान नहीं होता है, ऊर्जा लंबे समय तक संग्रहीत होती है और यदि आवश्यक हो, तो जनरेटर मोड में रूपांतरण द्वारा खपत होती है।

पूर्ण नाममात्र 500 kJ ऊर्जा जमा करने की प्रक्रिया में, चक्का 300 सेकंड से 6000 चक्कर प्रति मिनट में त्वरित होता है। यह आसानी से लगातार 25 सेकंड के लिए 10 kW की शक्ति की आपूर्ति कर सकता है, क्योंकि संयंत्र से ली गई रेटेड शक्ति क्रमशः 250 kJ है, 1 kW के भार को 4 मिनट के लिए आपूर्ति करने की गारंटी दी जा सकती है।

220-240 वोल्ट के मानक साधन वोल्टेज पर चार्ज करते समय इनपुट वोल्टेज आवृत्ति 50 हर्ट्ज होती है। चक्का का वजन 100 किग्रा और जड़ता का क्षण लगभग 3.6 किग्रा * एम 2 है।

जनरेटर मोड के लिए, चयन के दौरान वर्तमान आवृत्ति 160 से 240 वोल्ट के वोल्टेज पर तीन चरणों में 200 हर्ट्ज है। चयन के लिए अधिकतम रेटेड शक्ति 11 kW है।

रूस और सीआईएस के लिए संभावनाएँ

हाल ही में, रूसी कंपनी काइनेटिक पावर ने सुपर फ्लाईव्हील्स पर आधारित स्थिर गतिज ऊर्जा भंडारण उपकरणों का अपना संस्करण बनाया है। ऐसा एक भंडारण उपकरण 100 kWh तक ऊर्जा का भंडारण करने और 300 kW तक की अल्पकालिक शक्ति प्रदान करने में सक्षम है।

रूसी बाजार की स्थितियों में, ऐसे कई भंडारण उपकरणों का एक समूह महंगे और भारी पंप वाले बिजली संयंत्रों की जगह, पूरे क्षेत्र के विद्युत भार की दैनिक विषमता को बराबर करने में सक्षम है।

इसके अतिरिक्त, जैसा कि शुरुआत में उल्लेख किया गया है, काइनेटिक स्टोरेज डिवाइस का उपयोग उच्चतम स्तर की जिम्मेदारी वाले उपकरणों को निर्बाध शक्ति प्रदान करने के लिए किया जा सकता है।इन विकासों के अद्वितीय गुण एक सेकंड के सौवें स्तर पर डिवाइस की प्रतिक्रिया सुनिश्चित करते हैं, जो उपयोगकर्ताओं को एक सेकंड के लिए बिजली की आपूर्ति को बाधित नहीं करने की अनुमति देता है।