Экспертное мнение

Как запасти энергию в маховике?

08.04.2013

Александр Кацай, к.ф.н., генеральный директор Корпорации «Русский сверхпроводник»

Современные сети нуждаются в мощных и энергоемких накопителях, работа которых основана на новых принципах. Один из перспективных способов хранения электрической энергии — ее запасание в виде кинетической энергии вращающегося маховика.

— Александр Владимирович, расскажите, что собой представляет накопитель кинетической энергии (НКЭ), разработкой которого занимается ваша компания?

— Мы разрабатываем НКЭ большой мощности (до 50 кВт) и энергоемкости (единичный модуль имеет энергоемкость от 4 до 12 МДж и таких модулей можно набирать в одном агрегате десятками), предназначенные для работы в электрических сетях крупных промышленных потребителей, в локальных и автономных энергосистемах. А также на электрифицированном транспорте в системах их тягового энергоснабжения. Накопитель может выступать в качестве управляемой нагрузки, рекуператора энергии, буферной емкости, источника пиковой мощности и динамического источника бесперебойного питания.

На сегодняшний день создан экспериментальный образец НКЭ. В его составе была использована в качестве мотор-генератора трехфазная асинхронная электрическая машина мощностью 22 кВт, управляемая устройством частотного регулирования привода. Комплект силовой электроники, применимой в данной конструкции НКЭ, был предоставлен компанией Mitsubishi electric.

На сегодняшний день проведены испытания опытного образца, в ходе которых отработаны основные функциональные режимы.

— Расскажите подробнее о том, как проходили испытания?

— В ходе комплексных испытаний были опробованы режимы работы изделия в качестве источника бесперебойного питания, а также накопителя рекуперированной энергии городского наземного электрифицированного транспорта, метрополитена, пригородных электропоездов РЖД. Кроме того, была отработана модель функционирования НКЭ в сетях крупных промышленных потребителей энергии с резко переменным графиком нагрузки потребляющего оборудования и в сетях с альтернативными энергоисточниками.

Накопители

— Насколько такое устройство может быть интересно для потребителей?

— На испытаниях накопителя присутствовали представители предприятий от холдингов ОАО «Российские железные дороги», ОАО «Транснефть», компаний, использующих ИБП при создании мощных центров обработки данных, специалисты организаций нефтехимической отрасли, венчурные инвесторы.

Интерес среди потенциальных потребителей кинетических накопителей вызвала способность быстрого запасания энергии, рекуперируемой с большой мощностью электрифицированным транспортом в ходе торможения электроподвижного состава, когда он тормозит перед остановками.

Запасенная энергия хранится необходимое время в накопителях во время остановок и выдается в контактную сеть для разгона вагонов. Расчеты на основе полученных экспериментальных результатов показывают, что применение накопителей кинетической энергии позволяет экономить до 30% от потребляемой электротранспортом энергии. При этом также высвобождается существенный резерв мощности, а ведь плата за мощность составляет львиную долю в формировании платежей за электричество. Данная сфера применения НКЭ позволяет достигать высоких показателей экономической эффективности, недоступных для других типов накопителей энергии.

— НКЭ может служить источником бесперебойного питания. Чем он отличается от привычных ИБП?

— Кинетический накопитель способен быстро, в течение нескольких минут, запасать большой объем энергии для поддержания готовности энергоснабжения ответственных категорий потребляющего оборудования. И при необходимости с увеличенной мощностью выдавать ее в энергосистему потребителя. А обычные химические аккумуляторы заряжаются, как известно, до восьми и даже десяти часов. Все это время объект остается незащищенным, или потребителю нужно покупать в два раза больше аккумуляторов, чтобы пока одни заряжаются, другие бы работали.

В отличие от традиционных ИБП с химическими аккумуляторами, накопительный элемент НКЭ – маховик – не имеет износа, поэтому он служит без замены в течение всего срока службы — более 15 лет. НКЭ имеет еще ряд важных преимуществ перед химическими аккумуляторами: меньшие эксплуатационные затраты, отсутствие жестких требований по климатической защите помещения, существенно более высокий КПД, гораздо меньшая занимаемая площадь, отсутствие вредных химических веществ, взрыво- и пожаробезопасность, безразрывность энергоснабжения потребителей при пропадании основного питания.

Благодаря этому на сегодняшний день на рынке ИБП обозначился устойчивый рост интереса к накопителям кинетической энергии со стороны компаний, строящих и эксплуатирующих центры обработки данных и другие объекты с ответственным энергопотребляющим оборудованием. В настоящее время ИБП на основе НКЭ средней и большой мощности для использования в качестве источников бесперебойного питания активно внедряются на рынках развитых стран.

— Для каких сетей интересны накопители такого типа и почему?

— Они используются в сетях предприятий с резко неравномерным графиком нагрузки. Экспериментальные исследования показали, что НКЭ позволяют достичь значимых эффектов. Например, компенсации больших пиков и провалов в энергоснабжении и, следовательно, снижения нагрузок на оборудование питающих подстанций.

Предприятия, которые имеют или планируют установку локальных энергоисточников, могут существенно снизить их мощность и, тем самым, капитальные и эксплуатационные затраты, поскольку пиковые нагрузки в таком случае компенсируются запасенной в маховике энергией. А для предприятий, закупающих мощность у энергопоставщиков, появляется возможность значительного снижения объемов ее закупки. Кроме того, НКЭ одновременно выступает в качестве сетевого фильтра, сглаживая скачки и провалы напряжения, подаваемого из сети.

— Испытания опытного образца завершились. Каковы Ваши дальнейшие планы?

— В ближайшее время мы собираемся завершить процедуру сертификации первой модели из широкой линейки накопителей кинетической энергии. К нам уже поступают запросы от потенциальных заказчиков на поставку кинетических накопителей, мы ведем совместные консультации по внедрению НКЭ в энергосистемы потребителей, осуществляем расчеты экономического эффекта от их применения.

В ближайших задачах компании стоит разработка следующей модели с увеличенной в 3-4 раза энергоемкостью и мощностью до 300 кВт, и проведение ее испытаний, в том числе на объектах реальных потребителей, включая городской электротранспорт.

Подготовила Екатерина Зубкова

(С) Медиапортал сообщества ТЭК www.EnergyLand.info
Оформить подписку на контент Looking for authoritative content?
Копирование без ссылки на данную страницу запрещено

См.также:
Батареи свинцово-кислотных тяговых аккумуляторов Киев для велосипедов обычно собираются в пластиковых корпусах, которые размещаются в пространстве между подседельной трубой и задним колесом. Для этого рамы электровелосипедов имеют большую базу по сравнению с обычными велосипедами - такая развесовка распределяет нагрузку почти равномерно на оба колеса электровелосипеда и не снижает управляемость.

Иран планирует построить первый завод по производству синтетического топлива с использованием GTL-технологий
«Тулэнерго» завершило капремонт на подстанции 110/35/10 кВ «Одоев»