Ученые НИУ “МЭИ” изобрели кинетический накопитель энергии с высокотемпературным сверхпроводниковым подвесом

23 марта 2021 в 17:18

Принцип действия такого КНЭ основан на запасании электрической энергии в виде механической энергии вращающегося маховика. Это экологически чистый способ экономии энергии: КНЭ снижает необходимость в частом разряде электрических аккумуляторных батарей.

«КНЭ с бесконтактным магнитным подвесом на основе эффекта высокотемпературной сверхпроводимости повышает эффективность хранения энергии до уровня современных аккумуляторных батарей. Его особенностью является 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).

Высокую эффективность КНЭ дает магнитная левитация. Основная идея – использование бесконтактного магнитного подвеса на основе эффекта Мейснера, который возникает в высокотемпературных сверхпроводниках: благодаря возможности «запоминать» и «сохранять» магнитное поле, в котором они охлаждены, получилось подвесить быстро вращающийся стальной диск (маховик) в вакууме практически без затрат энергии. Данная конструкция решает вопрос создания неуправляемого подвеса на основе высокотемпературных сверхпроводников, которые удерживают маховик внутри устройства, и полностью исключает трение.

Ученые создали полностью интегрированную систему КНЭ, где все элементы находятся в одной вакуумной камере. Это помогло отказаться от теплоизоляции для сверхпроводящих элементов, уменьшить немагнитный зазор в подвесе до 1 мм и, соответственно, повысить его характеристики.

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 теле стального маховика, что дает возможность использовать его как ротор.

Национальный исследовательский университет «МЭИ» — ведущий вуз России в области энергетики, электротехники, радиотехники, электроники и информационных технологий. НИУ «МЭИ» располагает обширной материально-технической базой, включающей в себя 12 институтов, более 100 научно-исследовательских лабораторий, специализированный опытный завод, уникальную учебную ТЭЦ, крупнейшую научно-техническую библиотеку в стране. В университете (без учёта его 5 филиалов) по 25 направлениям подготовки проходят обучение почти 15000 студентов, около 600 аспирантов и докторантов. Высокое качество обучения и научной деятельности обеспечивают более 1000 преподавателей и учёных, в том числе 184 доктора и 597 кандидатов наук.

НИУ "МЭИ" в 2020 году прошел независимую экспертную оценку по Модели Совершенства EFQM (European Foundation for Quality Management) и подтвердил уровень «Признанное совершенство» (5 звезд).