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

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.