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國外飛輪儲能的進展情況 - 電動汽車的飛輪電池儲能技術
2012年08月09日 10:40 來源:互聯網 作者:秩名 我要評論(0)
1994年,美國阿貢(ANL)國家實驗室用碳纖維試制一個儲能飛輪:直徑38厘米,質量為 11千克,采用超導磁懸浮,飛輪線速度達1000米/秒。它儲的能量可將10個100瓦燈泡點燃2~5小時。該實驗室目前正在開發(fā)儲能為50千瓦小時的儲能輪,最終目標是使其儲能達5000千瓦小時的儲能飛輪。一個發(fā)電功率為100萬千瓦的電廠,約需這樣的儲能輪200個。
1992年美國飛輪系統(tǒng)公司(AFS)開發(fā)了一種用于汽車上的機-電電池(EMB),每個“電池”長18厘米,直徑23厘米,質量為23千克。電池的核心是一個以20萬轉/分旋轉的碳纖飛輪,每個電池儲能為1千瓦小時,它們將12個“電池”放在IMPACT轎車上,能使該車以100千米/小時的速度行駛480千米。機-電電池共重273千克,若采用鉛酸電池,則共重396千克。機-電電池所儲的能量為鉛酸電池的2.5倍,使用壽命是鉛酸電池的8 倍,且它的“比功率”(即爆發(fā)力)極高,是鉛酸電池的25倍,是汽油發(fā)動機的10倍,它可將該車在8秒鐘內由靜止加速至100千米/小時。
日本曾利用飛輪“比功率”高的特性設計了一個引發(fā)可控熱核聚變的裝置,如圖2所示。該裝置的飛輪直徑達6.45米,高1米,重255噸。它所儲存的能量與掛有150個車廂的列車以100千米/小時的速度行駛時所具有的能量相當。故將這些能量在極短時間釋放出來足以引發(fā)核聚變。
我國對飛輪的研究,始于1993年,在理論分析及模型試驗方面也已取得不小的進展。以飛輪作儲能裝置,其可行性目前已無人懷疑。大規(guī)模的工業(yè)應用雖然還存在不少技術問題需要解決,但這只是時間問題。
21,22世紀,太陽能(包括其派生的風能、浪能)可能變?yōu)槲ㄒ辉试S使用的能源,再輔以飛輪儲能,太陽能電廠即可提供全天候的能源,這時,也只有這時,地球村的天空才會變得蔚藍,水才會清瑩,人類“綠色能源”之夢才會徹底實現。
飛輪電池是90年代才提出的新概念電池,它突破了化學電池的局限,用物理方法實現儲能。眾所周知。當飛輪以一定角速度旋轉時,它就具有一定的動能。飛輪電池正是以其動能轉換成電能的。高技術型的飛輪用于儲存電能,就很像標準電池。飛輪電池中有一個電機,充電時該電機以電動機形式運轉,在外電源的驅動下,電機帶動飛輪高速旋轉,即用電給飛輪電池“充電”增加了飛輪的轉速從而增大其功能;放電時,電機則以發(fā)電機狀態(tài)運轉,在飛輪的帶動下對外輸出電能,完成機械能(動能)到電能的轉換。當飛輪電池輸出電的時,飛輪轉速逐漸下降,飛輪電他的飛輪是在真空環(huán)境下運轉的,轉速極高(高達200000r/min),使用的軸承為非接觸式磁軸承。據稱,飛輪電池比能呈可達150W·h/kg,比功率達5000-10000W/kg,使用壽命長達25年,可供電動汽車行駛500萬公里。
國外已經商品化了的飛輪電池,這是一只150WH飛輪電池的照片。
目前的產品規(guī)格有:
FLB-E 150 Wh
FLB-E 500 Wh
HB -B 2.5 kwh
FLC-B 25 kwh
FLB-D 200 kwh
讓我們看一下里面的結構吧。
飛輪電池原理圖飛輪儲能技術是一種新興的電能存儲技術,它與超導儲能技術、燃料電池技術等一樣,都是近年來出現的有很大發(fā)展前景的儲能技術。雖然目前化學電池儲能技術已經發(fā)展得非常成熟,但是,化學電池儲能技術存在著諸如充放電次數的限制、對環(huán)境的污染嚴重以及對工作溫度要求高等問題。這樣就使新興的儲能技術越來越受到人們的重視。尤其是飛輪儲能技術,已經開始越來越廣泛地應用于國內外的許多行業(yè)中。
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