Маховичные накопители энергии: от рекуператора для велосипеда до домашних аккумуляторов

Инерционный аккумулятор, или маховичный накопитель, позволяет просто и эффективно запасать кинетическую энергию без каких-либо электронных устройств. Поэтому им можно оснастить даже обычный велосипед. Именно это и сделал инженер Том Стентон. Он закрепил стальной диск массой 5,5 кг на раме

Инерционный аккумулятор, или маховичный накопитель, позволяет просто и эффективно запасать кинетическую энергию без каких-либо электронных устройств. Поэтому им можно оснастить даже обычный велосипед. Именно это и сделал инженер Том Стентон.

Он закрепил стальной диск массой 5,5 кг на раме велосипеда и соединил его цепной передачей с задним колесом через сцепление, включение которого выполняется нажатием на штатный рычаг тормоза. Накопленной таким маховиком при торможении энергии хватает, чтобы набрать скорость, соответствующую приблизительно 22% первоначальной.

Когда же Том Стентон «заряжал» инерционный аккумулятор вращением педалей, разгоняя до 2300 об/мин, и отключал его от колеса до торможения, он обеспечивал разгон до 40% от исходной скорости. По подсчетам Стентона, энергоэффективность конструкции равна примерно 15%. Аналогичный уровень показывала электрическая система рекуперативного торможения электровелосипеда, самостоятельно собранного изобретателем ранее.

Емкость велосипедного маховика Тома Стентона составляет примерно 0,5 Вт•ч, что в 6 раз меньше, чем у «пальчиковой» батарейки. Но химические аккумуляторы не способны отдавать заряд также быстро, как механические.

Однако инерционный аккумулятор не обязательно раскручивать напрямую от колеса. Это можно сделать и с помощью любого привода, например, электрического. В таком случае не нужно создавать сложную механическую схему, обеспечивающую передачу момента, и легко придавать маховику практически любую скорость.

В транспортных средствах электромеханические устройства начали использовать еще в 1940-х годах в автобусах. Оснащенные маховичным накопителем энергии «гиробусы» Oerlikon более 7 лет успешно возили пассажиров в Швейцарии. Аналогичный транспорт работал до 1959 года также в Конго и в Бельгии.

Пример современного инерционного аккумулятора для транспорта — система Williams Hybrid Power. Разработанная изначально для болидов Формулы-1, она нашла применение в спортпрототипе Audi R18, участвующем в «24 часах Ле-Мана», и в знаменитых двухэтажных лондонских автобусах.

Маховичные накопители рассматриваются и в качестве перспективной технологии стационарного хранения электроэнергии. Тот же изобретатель велосипедного маховика Том Стантон изготовил небольшой инерционный аккумулятор, соединенный с генератором. Причем ось устройства удерживается за счет магнитной левитации для минимизации трения.

Над созданием подобных систем, пригодных для практической эксплуатации, работают многие компании, включая НАСА. Например, этим летом французский стартап Energiestro представил бетонный маховик емкостью 10 кВт•ч для частных домовладений.