Accumulateur mécanique d'énergie électrique. Sources d'énergie alternatives. Accumulateurs d'énergie à gaz comprimé

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Tous les NE considérés ci-dessus avaient un dispositif de commande électromécanique, ce qui provoquait leur faible maniabilité.

Riz. 2.7. Schémas de raccordement NEE :
un - shunt; b - linéaire
Les dispositifs de stockage d'énergie électrique (ESE) sont connectés à l'EPS au moyen d'un convertisseur à vanne commandée*, dont le temps d'inversion de puissance est de 0,01 s, ce qui détermine leur grande maniabilité et, par conséquent, la possibilité d'une utilisation complexe dans l'EPS.

*Étant donné que l'accumulation d'énergie électrique n'est possible qu'avec du courant continu.

Les dispositifs de stockage d'énergie comprennent :
piles à combustible (FC);
batteries de stockage électrochimiques (EAB);
stockages inductifs supraconducteurs (SPIN);
stockage capacitif (EN).
Il existe deux manières de connecter le NEE au système d'alimentation - shunt et linéaire, les schémas correspondants sont illustrés à la fig. 2.7, a, b.
Considérons plus en détail les blocs d'unités de stockage d'énergie électrique.

Dispositif de contrôle NEE.

Il peut être réalisé selon un circuit en pont triphasé, qui présente des performances techniques élevées et a fait ses preuves dans le fonctionnement des convertisseurs de forte puissance existants. Le nombre de ponts dans le dispositif de commande NEE est déterminé à la fois par la puissance réellement réalisable du pont du thyristor et par les considérations de régime décrites ci-dessous.


Riz. 2.8. Schéma de connexion en série des modules de convertisseurs à 12 impulsions qui composent l'unité de contrôle :
1 - élément d'accumulation; 2 - interrupteur ; réacteur à 3 interphases ; 4 - pont convertisseur ; 5- transformateur ; 6 - réseau triphasé
Chaque pont est connecté au réseau courant alternatif via un transformateur séparé. Afin de fournir un mode de conversion à 12 impulsions, qui présente un certain nombre d'avantages par rapport à un mode à six impulsions (moins d'ondulation de tension continue, meilleure composition harmonique de la tension alternative, etc.), les enroulements secondaires d'une moitié des transformateurs sont reliés en « triangle » et l'autre en « étoile » (Fig. 2.8).
Pour augmenter le facteur de puissance du NEE, qui est déterminé par les angles de régulation et de commutation du dispositif convertisseur, ainsi que le degré de distorsion de la forme de la courbe de tension alternative, divers dispositifs de compensation sont connectés aux bus AC de la station - compensateurs synchrones, compensateurs statiques à thyristor, dispositifs de compensation de filtre. La consommation de puissance réactive peut être réduite en divisant le convertisseur en une série de modules connectés en série.

Pendant le fonctionnement, les angles de contrôle de tous les modules, sauf un, sont maintenus égaux à 0°. L'un d'eux a un angle déterminé par la tension requise. Tous les modules à angle zéro ne nécessitent qu'une puissance réactive minimale - pour la commutation.
Sur la fig. 2.8 montre un schéma possible du convertisseur, réalisé dans le but de réduire la consommation de puissance réactive. Le convertisseur est une connexion série de modules à 12 impulsions contenant des transformateurs de puissance. Chaque module est évalué à 4,5 kV et se compose de deux ponts à 6 impulsions connectés en parallèle avec un réacteur d'équilibrage de courant phase à phase. Deux modules ont des valeurs de courant de 50 kA, les deux autres - 30 et 20 kA. Par exemple, au courant maximal du variateur AE, chaque pont à 6 impulsions fournit un courant constant de 25 kA. Si le module 12 impulsions est court-circuité avec un interrupteur mécanique au zéro de tension puis déconnecté du réseau triphasé, le rendement global du convertisseur s'améliorera, car la chute de tension directe sur les quatre thyristors connectés en série sera éliminé.
La valeur de la puissance active de sortie du CEE doit être déterminée par les exigences du système dans tous les modes de fonctionnement et ne pas dépendre de l'évolution de la tension au niveau de l'AE lui-même. Une façon de s'assurer que cette condition est remplie consiste à régler les angles de commande des vannes. L'utilisation de convertisseurs contrôlés comme lien entre l'AE et le réseau de courant alternatif permet, en raison du changement correspondant des angles de commutation sur les vannes pendant le cycle de charge-décharge, le NEE de mettre en œuvre presque n'importe quelle loi de commande de puissance. Dans ce cas, la puissance sur les bus de tension alternative dépendra du rapport entre la tension sur l'AE et la contre-EMF du convertisseur, déterminé par la valeur des angles de commande. Cependant, cette méthode de contrôle présente un certain nombre de limitations. La puissance du dispositif convertisseur NEE pouvant atteindre plusieurs centaines de mégawatts, les bras de pont doivent être assemblés à partir de vannes connectées en série-parallèle. Afin de limiter les surtensions, il est nécessaire de connecter en parallèle des circuits d'amortissement capacitifs actifs. Avec une régulation profonde des convertisseurs, des sauts de tension inverses apparaissent sur les épaules du pont et ses vannes individuelles. Les paramètres des chaînes d'amortissement nécessaires à leur limitation deviennent inacceptables en raison des pertes de puissance qu'elles subissent. Lors de l'utilisation d'autres dispositifs de protection (par exemple, des diodes à avalanche), ce problème persiste. L'utilisation de thyristors dans les installations de convertisseurs de forte puissance augmente encore le nombre de vannes dans les bras de pont et impose des exigences plus strictes sur leurs dispositifs de protection.


Riz. 2.9. Schéma de commutation des convertisseurs CU


Riz. 2.10. Caractéristiques externes du convertisseur
En revanche, avec une régulation symétrique profonde due au déphasage du courant par rapport à la tension sur les jeux de barres du poste, la composante réactive de puissance prédomine.

Pour le compenser, une puissance inacceptable de dispositifs de compensation est nécessaire (dans la limite égale à la puissance de la station). Ces circonstances rendent difficile la régulation, sur une large gamme d'angles de commande. Il est possible d'augmenter leurs valeurs grâce à l'utilisation d'un contrôle alternatif des convertisseurs, dans lequel une partie des ponts fonctionne en mode redresseur et l'autre en mode onduleur. Avec une telle loi de commande asymétrique, il est possible d'élargir la limite de régulation de la tension de sortie du convertisseur avec un facteur de puissance acceptable de la station. Cependant, il est apparemment impossible d'attribuer complètement la fonction de contrôle du NEE au réglage des angles d'enclenchement des vannes. Il convient de le combiner avec d'autres méthodes pour assurer l'indépendance de l'alimentation sur les bus NEE par rapport à la tension sur l'AE.
Sur la fig. 2.9 montre le schéma de l'unité de contrôle NEE (pour le cas où le dispositif convertisseur de la station se compose de deux ponts), qui permet de changer la force contre-électromotrice du convertisseur (en fonction de la tension sur l'AE) en commutant les ponts de parallèle à connexion en série lorsque le NEE est en charge et, inversement, lorsque son rang. Elle est applicable à n'importe quel nombre de ponts convertisseurs dans une station. L'anode de chaque pont doit être connectée via des dispositifs de commutation avec l'anode et la cathode du pont précédent le long du chemin actuel et l'anode du suivant, et la cathode - avec l'anode et la cathode du pont suivant le long du chemin actuel et la cathode de la précédente.
Considérons le fonctionnement du NEE en mode onduleur, car c'est dans ce mode qu'il est important d'assurer l'indépendance de la puissance sur le jeu de barres de stockage de la tension sur l'AE.
Considérons la caractéristique externe du convertisseur pour le cas où la valeur de la puissance active sur les bus de tension alternative est maintenue proche de la constante. Au moment initial (à la tension AE maximale), le convertisseur fonctionne avec des ponts connectés en série. Le maintien du courant de décharge spécifié est assuré en ajustant les angles de commande de l'onduleur (points 1-2 de la Fig. 2.10). Au moment où la tension sur l'AE diminue jusqu'à une valeur à laquelle il est possible de maintenir cette valeur de courant grâce au fonctionnement d'un pont (point 2), les ponts sont commutés d'une connexion série à une connexion parallèle, ce qui correspond au passage du point 2 des caractéristiques externes des convertisseurs au point 3. Dans le même temps, les courants traversant les ponts du convertisseur et, par conséquent, le courant et la puissance de la station sur les bus de tension alternative ne changent pas, car les enroulements primaires des transformateurs sont connectés en parallèle. La position du point 4 est déterminée par le pourcentage de sous-utilisation de l'AE.
Le nombre total de ponts de la station doit être déterminé par la limite de régulation autorisée des angles de contrôle des vannes et le facteur d'utilisation AE spécifié. Le circuit (voir Fig. 2.9) est construit de telle manière qu'en mode inverseur, lors de la commutation, les stations ne sont pas déconnectées de l'EPS et les dispositifs de commutation n'interrompent pas le courant continu de travail. Par conséquent, leur production ne causera pas de difficultés supplémentaires. Les surcharges de pont à court terme pendant la commutation ne dépassent pas celles autorisées pour les convertisseurs de transmission CC.
Le schéma décrit, en combinaison avec la régulation des angles de commande des vannes, permet de maintenir la puissance active de sortie requise par la station, jusqu'à la décharge complète de l'AE sans interrompre l'alimentation électrique. Avec son aide, il est possible d'assurer l'indépendance de la puissance active consommée de la tension à l'AE et du mode de sa charge (lorsque les ponts fonctionnent en mode redresseur), mais avec l'installation déconnectée de l'EPS pour la moment de la commutation.
Une autre façon de réguler la puissance NEE consiste à connecter l'AE au convertisseur de la station en plusieurs parties. Pour ce faire, l'AE doit être divisé en sections, chacune étant connectée indépendamment les unes des autres aux bus de tension continue du dispositif convertisseur. Dans ce cas, la puissance de la station fluctue autour d'une valeur moyenne donnée ; les sections complètement chargées ou déchargées doivent être déconnectées du convertisseur avant la connexion suivante. Une fragmentation suffisamment fine de l'AE en sections en combinaison avec la régulation des angles de commande du convertisseur réduira à un niveau acceptable l'irrégularité de l'évolution de la puissance active de l'AE au cours du cycle de fonctionnement.
Autre manières connues régulation des circuits de charge-décharge des batteries de condensateurs (utilisation de transformateurs avec régulation de tension en charge, commutation des condensateurs de batterie d'une connexion série à parallèle et inversement, connexion de convertisseurs au réseau alternatif via des convertisseurs statiques inductifs-capacitifs, utilisation de convertisseurs compensés avec les commutations artificielles telles que les appareils convertisseurs de courant de vanne, etc.) nécessitent une attention particulière.
Ainsi, le NEE avec un dispositif de contrôle basé sur un convertisseur à 12 impulsions, utilisant les méthodes décrites ci-dessus, répondra à toutes les exigences en matière de sources de puissance de crête dans l'EPS.
Considérons maintenant types possibles périphériques de stockage pour NEE.
Dispositifs électrochimiques de stockage d'énergie. Les dispositifs de stockage d'énergie électrochimique ou batteries de stockage électrochimiques sont l'un des types de dispositifs de stockage les plus courants.
Une batterie électrochimique (EAB) se compose de plusieurs cellules connectées en série et en parallèle. Il est chargé pendant les heures creuses et déchargé pendant les heures de pointe. Pendant le processus de charge, l'énergie électrique est convertie électrochimiquement en énergie chimique. Pendant la décharge, l'énergie stockée est libérée dans une réaction inverse. Beaucoup de travail a été fait pour améliorer l'EAB. Il s'est avéré que les batteries au plomb peuvent également être utilisées dans l'EPS. Cependant, le coût de tels éléments est élevé. Les nouveaux types de batteries sont basés sur l'utilisation de réactions chimiques de matériaux tels que le zinc, le soufre, le sodium, etc., disponibles en suffisant et sont relativement bon marché. Essais de batteries chlore-zinc fonctionnant à basses températures Ah, donner des résultats encourageants. Des batteries nécessitant plus de hautes températures, on peut citer le sodium-soufre et le lithium-soufre. Les tests en laboratoire des PEA sodium-soufre sont particulièrement réussis.
Les caractéristiques des types de batteries prometteurs pour l'égalisation des pics de charge sont données dans le tableau. 2.3.
Les batteries électrochimiques ont une efficacité allant jusqu'à 65-70%. On s'attend à ce que les accumulateurs prometteurs aient une durée de vie d'environ 20 ans avec un investissement en capital spécifique dans l'installation d'environ 150 $/kW et une consommation d'énergie spécifique de 250 kWh/m3.
Les inconvénients de l'EAB sont un nombre limité de cycles de charge-décharge (pas plus de 500), un temps de stockage d'énergie court et un impact environnemental négatif.
Tableau 2.3

Matériau utilisé comme cathode, anode	Électrolyte	Température, °C	Possible densité énergie, Wh/kg	Possible densité Puissance, W/kg
Oxyde de plomb
Zinc - chlore	Solution aqueuse
Sodium - soufre
Lithium - soufre

Les concepts de consommation rationnelle d'énergie deviennent de plus en plus pertinents dans le contexte du développement technologique. Cela est dû au fait que l'efficacité énergétique en tant que telle est passée de la catégorie des propriétés supplémentaires et souvent exclusives au rang de l'une des principales caractéristiques de consommation du produit. Qu'il suffise de rappeler les batteries les plus simples qui sont utilisées dans la technologie numérique, les équipements électriques, les équipements pour outils électriques, etc. Il existe également des domaines d'application plus larges pour les systèmes de stockage d'énergie, pour lesquels l'efficacité énergétique est particulièrement importante. Et cette demande résonne chez les fabricants spécialisés qui produisent des dispositifs de stockage d'énergie aux performances améliorées.

Informations générales sur le stockage de l'énergie

Dans la nature, il existe de nombreuses sources inépuisables l'énergie, qui est utilisée pour répondre aux divers besoins de l'humanité. Mais pour son utilisation finale, il doit passer par de nombreuses étapes de transformation et d'accumulation. Cette fonction est assurée par les centrales électriques et les sous-stations. La liste de leurs tâches immédiates comprend la génération d'énergie avec des caractéristiques d'utilisation acceptables, ainsi que sa transformation et sa distribution. La principale infrastructure d'approvisionnement en énergie pour les bâtiments résidentiels, les installations industrielles, les équipements d'ingénierie et autres consommateurs responsables est mise en œuvre via des réseaux électriques fixes. Ils assurent un approvisionnement constant, mais aujourd'hui la demande d'équipements autonomes, d'appareils et d'appareils électriques ne cesse de croître. Surtout pour ces consommateurs, un dispositif de stockage d'énergie capacitif est utilisé, qui est indépendant mais conditionnel - à certains intervalles, il doit être chargé à partir des mêmes réseaux fixes. L'exemple le plus simple d'un tel dispositif de stockage est une batterie de téléphone. Par exemple, une cellule Li-Ion peut avoir une capacité d'environ 2000-3000 mAh. Cela suffira pour plusieurs heures ou jours d'autonomie de la batterie de l'appareil réparé, selon son modèle. Mais une fois ce volume épuisé, la batterie doit être connectée à une prise 220 V pour la récupération.

Stockage mécanique

Cette catégorie de lecteurs a la plus longue histoire d'existence. Pour illustrer de tels dispositifs, les systèmes gravitationnels peuvent être cités en exemple. Aujourd'hui, elles ne sont presque jamais utilisées, mais auparavant, les portes basculantes à contrepoids étaient largement utilisées. Ils utilisent l'énergie de la charge, qui s'accumule dans bon moment est renvoyé sous une forme ou une autre - cela dépend de la conception du lecteur. En plus de la cargaison conventionnelle, le liquide agit également comme un élément de stockage actif. Les avantages de tels systèmes incluent la flexibilité structurelle. Les ingénieurs pouvaient utiliser de vastes réseaux de pipelines, à travers lesquels l'eau transmettait de l'énergie aux réservoirs associés. Aujourd'hui, de tels dispositifs de stockage d'énergie se présentent sous la forme de stations de stockage pompé. Certes, les dispositifs de stockage de liquide se caractérisent peu de temps stockage, car l'eau s'évapore et nécessite un renouvellement régulier.

Stockage cinétique

Ce groupe est principalement représenté par des mécanismes oscillatoires dans lesquels le processus d'accumulation est réalisé par des mouvements alternatifs, rotatifs ou linéaires de la même charge. Une caractéristique de telles structures est que, si nécessaire, le retour d'énergie sera également effectué non pas en continu, mais par portions - cycles. Un exemple classique de stockage cinétique sont montres mécaniques. À ce cas La "charge" est produite par l'enroulement du mécanisme, suivi d'une libération progressive de l'énergie du pendule à ressort. Une interprétation plus moderne des mécanismes cinétiques est l'accumulateur gyroscopique. Le dispositif de stockage d'énergie dans ce cas est basé sur un volant d'inertie rotatif avec une fonction d'impact. De tels systèmes sont utilisés dans l'ingénierie hydraulique et pneumatique.

Stockage thermique

D'un point de vue technologique, c'est l'exemple le plus simple d'accumulation d'énergie, dont une personne rencontre partout les processus. Une clôture métallique chauffée sous les rayons directs du soleil devient déjà un accumulateur de chaleur, car elle la retient dans sa structure. D'autres matériaux peuvent également agir comme accumulateurs de chaleur. L'efficacité de leur travail à ce titre dépendra de la capacité thermique spécifique et volumétrique. Par exemple, la capacité calorifique de l'eau est de 4,2 kJ, tandis que pour l'acier, elle est faible - seulement 0,46 kJ. Et pourtant, lorsqu'il s'agit d'accumulation ciblée, le stockage de métaux ou de pétrole est plus souvent utilisé. Cette décision est justifiée par la volonté d'optimiser la conception. Les convecteurs et radiateurs modernes sont principalement fabriqués en acier et en aluminium. Encore une fois, certains modèles sont remplis de matériaux plus avantageux en termes de rétention d'énergie thermique.

Stockage d'énergie électrique

La forme d'énergie la plus répandue est l'électricité. Alors cette catégorie développe le plus activement, offrant des solutions nouvelles et plus avancées. À l'heure actuelle, la batterie électrique la plus courante est un condensateur radio. Il se caractérise par un taux élevé de rendement et d'accumulation d'énergie, sans limiter les processus de travail par les conditions environnementales. Par exemple, la plupart des modèles peuvent être utilisés à des températures chaudes ou froides. Encore une fois, à des fins d'optimisation stockage électrique l'énergie est remplie de cellules électrolytiques spéciales avec une capacité spécifique élevée.

Stockage de produits chimiques

Lors du fonctionnement de tels entraînements, une réaction chimique se produit. La source d'énergie dans ce cas sera l'organisation même des conditions de cette réaction et assurant l'activité des composants mis en jeu. De plus, la sortie peut générer de l'énergie différents types. Par exemple, l'hydrogène peut être libéré de l'eau lors de l'électrolyse directe. Le plus souvent, avec de telles méthodes d'accumulation, c'est du carburant qui est libéré. Il peut être transformé au sein du complexe pour assurer une réaction chimique ou transféré au consommateur sous sa forme originale. Par conséquent, les dispositifs de stockage d'énergie peuvent également jouer le rôle de convertisseurs, bien qu'une telle extension des fonctions complique techniquement le système.

Stockage électrochimique

Ce type de lecteur, comme son nom l'indique, est un combiné ou hybride. Parce que les réactions chimiques sont différentes un degré élevé efficacité et faible coût, ils ont été logiquement combinés avec la tâche de générer le type d'énergie le plus demandé - l'électricité. L'élément actif dans de tels dispositifs est l'électrolyte. En particulier, un dispositif de stockage d'énergie pour un téléphone est généralement réalisé à partir de cellules lithium ion ou lithium polymère. Il en va de même pour les batteries pour outils électriques. Selon les caractéristiques, ce sont des batteries assez rentables, caractérisées par des performances décentes, une capacité élevée et petite taille. Mais les batteries électrochimiques ont un nombre limité de cycles de charge-décharge, ce qui est leur principal inconvénient.

Solutions modernes

Les entreprises de haute technologie avancées promeuvent également la direction des batteries capacitives. Ainsi, par exemple, les ingénieurs de Tesla ont créé un bloc Powerwall 2 pesant 122 kg, basé sur les mêmes batteries lithium-ion. Cette unité est modulaire et est capable de stocker environ 13,5 kWh. LG propose des développements similaires. Par exemple, le système Chem RESU contient environ 10 kWh, mais dans d'autres performances, il n'est pas inférieur à l'unité Tesla. Cette batterie est un dispositif de stockage d'énergie universel qui peut être utilisé aussi bien dans la vie quotidienne que dans la production industrielle. L'essentiel est que les capacités répondent aux exigences des systèmes consommateurs.

Conclusion

Dans le segment du stockage de l'énergie, il existe également différentes directions développement technologique. Ils ne sont unis que par une seule chose : le respect des exigences des utilisateurs finaux. Par exemple, les dispositifs de stockage d'énergie électrique pour des appareils et équipements de petite taille doivent répondre à des exigences de fiabilité et de fiabilité. Le vaste marché de la technologie numérique est davantage axé sur la taille compacte des disques et l'augmentation de leur capacité. De toute évidence, il n'est pas facile de combiner toutes les qualités répertoriées dans un seul appareil, de sorte que les développeurs s'efforcent toujours de concentrer initialement leurs produits sur des domaines d'application spécifiques.

Lors d'une coupure ou d'une panne du réseau, les dispositifs de stockage d'énergie électrique pour l'habitation sont largement utilisés. Ils sont installés principalement chez les particuliers et sont constamment en état de connexion. Cela permet pendant un temps assez long de recevoir l'électricité suffisante pour l'éclairage et les autres besoins urgents du ménage.

En règle générale, ces appareils sont utilisés dans la production d'électricité. manières non conventionnelles. Dans de tels cas, il y a des interruptions de son alimentation et les entraînements compensent avec succès le manque temporaire d'énergie. À la base, ce sont des batteries qui peuvent être chargées et déchargées.

Dispositif d'entraînement

Cependant, les dispositifs de stockage d'énergie remplissent des fonctions plus larges que celles d'une batterie conventionnelle. Ce sont des structures complexes et intégrées capables non seulement de stocker de l'énergie, mais aussi de la rendre utilisable ultérieurement.

Ces appareils occupent l'une des positions de leader sur le marché des appareils à énergie alternative. Ils sont basés sur des batteries au lithium. Ils se composent d'un chargeur ou contrôleur de charge, d'un convertisseur de tension () et d'un système de contrôle. La conception des variateurs permet de remplacer un grand nombre d'équipements pour les systèmes de secours et en alimentation alternative. La plupart des modèles sont conçus pour fonctionner non seulement à partir d'un réseau fixe, mais également à partir de panneaux solaires. Leur puissance de sortie moyenne est de 5 kilowatts. Pour un fonctionnement normal, l'appareil se connecte simplement au réseau.

L'utilisation du stockage de l'énergie

Le plus souvent, les dispositifs de stockage d'énergie électrique pour la maison sont utilisés dans les ménages individuels. Tout d'abord, ils servent de sources d'alimentation principales dans les situations d'urgence et les pannes de courant centralisées. A l'aide de ces appareils, il est possible d'ajouter de la puissance pour une économie d'énergie individuelle pendant la période d'affaissement des charges aux heures de pointe dans les réseaux de distribution générale. Très souvent, un dispositif de stockage d'énergie électrique installé chez soi ou dans une maison de campagne permet d'améliorer sensiblement la qualité de l'approvisionnement énergétique.

Actuellement, de nombreux consommateurs utilisent des appareils électroménagers coûteux. Les surtensions provoquent souvent sa panne et sa panne. Lors de l'utilisation de lecteurs, de nombreux problèmes peuvent être évités. Une tension stable est créée, ce qui assure le fonctionnement stable des appareils électriques. Il n'est pas nécessaire de mettre le générateur en marche à court terme. Il devient possible d'utiliser des tarifs avec des taux différents.

La chaîne du cycle technologique de production d'électricité comprend nécessairement un maillon tel qu'un stockage (accumulateur). À manières traditionnelles production d'électricité réserves d'énergie sont accumulés sous une forme préliminaire, "non électrique", et ce lien - le dispositif de stockage d'énergie, est situé directement devant le générateur électrique.

Le réservoir d'une centrale hydroélectrique est conçu pour accumuler énergie potentielle l'eau de rivière dans le champ gravitationnel de la Terre, en l'élevant à une certaine hauteur à l'aide d'un barrage. Une centrale thermique accumule dans ses installations de stockage les réserves de combustible solide ou liquide nécessaires à un fonctionnement ininterrompu, ou délivre du gaz naturel par une conduite dont le pouvoir calorifique garantit la réserve d'énergie nécessaire. Les barres des réacteurs des centrales nucléaires représentent un stock de combustible nucléaire avec une certaine ressource disponible pour l'utilisation de l'énergie nucléaire.

Le mode de puissance constante est disponible pour tous les types de groupes électrogènes répertoriés. La quantité d'énergie produite est réglementée dans de larges limites en fonction du niveau de consommation d'énergie à portée de main. Sources alternatives(éolienne, marémotrice, géothermique, solaire) ne peut pas fournir une puissance de générateur constante garantie au niveau actuel requis. Le stockage est donc ici moins une réserve de ressources qu'un dispositif d'amortissement, rendant la consommation électrique moins dépendante des fluctuations de puissance de la source. L'énergie de la source est accumulée dans l'accumulateur, puis consommée ultérieurement, selon les besoins, sous forme d'énergie électrique. Dans le même temps, son prix dépend largement du coût du lecteur.

Une caractéristique de l'accumulateur dans les sources d'énergie alternatives est également le fait que l'énergie accumulée dans celui-ci peut être dépensée à d'autres fins. Ainsi, par exemple, avec leur aide, des champs magnétiques puissants et extrêmement puissants peuvent être générés.

Les unités de mesure de l'énergie acceptées en physique et en génie électrique et le rapport entre elles: 1 kWh ou 1000 W 3600 s - identique à 3,6 MJ. Ainsi, 1 MJ équivaut à 1/3,6 kWh, soit 0,278 kWh

Certains dispositifs de stockage d'énergie courants sont :

Faisons tout de suite une réservation: l'examen ci-dessus n'est pas une classification complète des dispositifs de stockage utilisés dans le secteur de l'énergie, en plus de ceux considérés ici, il existe des dispositifs de stockage d'énergie thermiques, à ressort, à induction et divers autres types.

1. Stockage de type condensateur

L'énergie stockée par un condensateur 1 F à une tension de 220 V est : E = CU2 /2 = 12202 /2 kJ = 24200 J = 0,0242 MJ ~ 6,73 Wh. La masse d'un tel condensateur électrolytique peut atteindre 120 kg. L'énergie spécifique par unité de masse s'avère être légèrement supérieure à 0,2 kJ/kg. Le fonctionnement horaire du lecteur est possible à une charge inférieure à 7 watts. Les condensateurs électrolytiques peuvent durer jusqu'à 20 ans. Les ionistors (supercondensateurs) ont une densité d'énergie et de puissance élevée (environ 13 Wh / l \u003d 46,8 kJ / l et jusqu'à 6 kW / l, respectivement), avec une ressource d'environ 1 million de cycles de recharge. L'avantage incontestable d'un stockage à condensateur est la possibilité d'utiliser l'énergie accumulée dans un court laps de temps.

2. Accumulateurs à gravité

Les accumulateurs d'énergie du type batteur de pieux stockent de l'énergie lorsqu'un batteur de pieux pesant 2 tonnes ou plus est soulevé à une hauteur d'environ 4 m. Le mouvement de la partie mobile du batteur de pieux libère l'énergie potentielle du corps, la transmettant au générateur électrique. La quantité d'énergie produite E = mgh dans le cas idéal (hors pertes par frottement) sera ~ 2000 10 4 kJ = 80 kJ ~ 22,24 Wh. L'énergie spécifique par unité de masse d'une femme coprah est de 0,04 kJ/kg. En une heure, le lecteur est capable de fournir une charge allant jusqu'à 22 watts. La durée de vie prévue de la structure mécanique est supérieure à 20 ans. L'énergie accumulée par le corps dans le champ gravitationnel peut également être dépensée en peu de temps, ce qui est l'avantage de cette option.

L'accumulateur hydraulique utilise l'énergie de l'eau (pesant environ 8 à 10 tonnes) pompée du puits dans la capacité du château d'eau. En sens inverse, sous l'action de la gravité, l'eau fait tourner la turbine du générateur électrique. Une pompe à vide conventionnelle permet de pomper de l'eau jusqu'à 10 m de hauteur sans problème, l'énergie stockée dans ce cas est E = mgh ~ 10000 8 10 J = 0,8 MJ = 0,223 kWh. L'énergie spécifique par unité de masse s'avère être de 0,08 kJ/kg. La charge fournie par le lecteur pendant une heure est inférieure à 225 watts. Le lecteur peut durer 20 ans ou plus. L'éolienne peut entraîner directement la pompe (sans convertir l'énergie en énergie électrique, ce qui est associé à certaines pertes), l'eau du réservoir de la tour, si nécessaire, peut être utilisée pour d'autres besoins.

3. Entraînement par volant

L'énergie cinétique d'un volant d'inertie en rotation est définie comme suit : E = J w2/2, J désigne le moment d'inertie propre du cylindre métallique (puisqu'il tourne autour de l'axe de symétrie), w est la vitesse angulaire de rotation.

De rayon R et de hauteur H, le cylindre a un moment d'inertie :

J = M R^2 /2 = pi * p R^4 H/2

où p est la densité du métal - le matériau du cylindre, le produit pi* R^2 H est son volume.

La vitesse linéaire maximale possible de la surface du cylindre indique Vmax (environ 200 m/s pour un volant en acier).

Vmax = wmax*R, d'où wmax = Vmax/R

Énergie de rotation maximale possible Emax = J wmax^2/2 = 0,25 pi*p R2^2 H V2max = 0,25 M Vmax^2

L'énergie par unité de masse est : Emax/M = 0,25 Vmax^2

L'énergie spécifique, si le volant cylindrique est en acier, sera d'environ 10 kJ/kg. Un volant d'inertie de 200 kg (de dimensions linéaires H = 0,2 m, R = 0,2 m) stocke l'énergie Emax = 0,25 pi 8000 0,22 0,2 ​​2002 ~ 2 MJ ~ 0,556 kWh. La charge maximale fournie par le dispositif de stockage du volant pendant une heure ne dépasser 560 W. Le volant d'inertie peut bien durer 20 ans ou plus. Avantages: libération rapide de l'énergie stockée, possibilité d'amélioration significative des performances en sélectionnant le matériau et en modifiant les caractéristiques géométriques du volant.

4. Conduisez sous la forme d'une batterie chimique (plomb-acide)

Une batterie rechargeable classique, d'une capacité de 190 Ah sous une tension de sortie de 12 V et à 50 % de décharge, est capable de délivrer un courant d'environ 10 A pendant 9 heures. L'énergie dégagée sera de 10 A 12 V 9 h = 1,08 kWh, soit environ 3,9 MJ par cycle. En supposant que la masse de la batterie est de 65 kg, nous avons une énergie spécifique de 60 kJ/kg. La charge maximale que la batterie peut fournir pendant une heure ne dépasse pas 1080 watts. Période de garantie la durée de vie d'une batterie de qualité est de 3 à 5 ans, selon l'intensité d'utilisation. Il est possible de recevoir directement de l'électricité de la batterie avec un courant de sortie pouvant atteindre mille ampères à une tension de sortie de 12 V, conforme à la norme automobile. De nombreux appareils sont compatibles avec la batterie, conçus pour une tension constante de 12 V, des convertisseurs 12/220 V de différentes puissances de sortie sont disponibles.

5. Accumulateur de type pneumatique

L'air pompé dans un réservoir en acier d'un volume de 1 mètre cube à une pression de 40 atmosphères fonctionne dans des conditions d'expansion isotherme. Le travail A effectué par un gaz parfait dans les conditions T=const est déterminé selon la formule :

A = (M / mu) R T ln (V2 / V1)

Ici M est la masse de gaz, mu est la masse de 1 mol du même gaz, R = 8,31 J / (mol K), T est la température calculée sur l'échelle Kelvin absolue, V1 et V2 sont le volume initial et final occupé par le gaz (à ce V2 / V1 = 40 lorsqu'il est étendu à pression atmosphériqueà l'intérieur du réservoir). Pour la détente isotherme, la loi de Boyle-Mariotte est valable : P1V1 = P2 V2 . Prenons T = 298 0K (250C) Pour l'air M / mu ~ 40 : 0,0224 = 1785,6 moles de substance, le gaz fonctionne A = 1785,6 8,31 298 ln 50 ~ 16 MJ ~ 4,45 kWh par cycle. Les parois du réservoir, conçues pour une pression de 40 à 50 atmosphères, doivent avoir une épaisseur d'au moins 5 mm, et donc la masse de l'entraînement sera d'environ 250 kg. L'énergie spécifique emmagasinée par cet accumulateur pneumatique sera de 64 kJ/kg. La puissance maximale fournie par l'entraînement pneumatique pendant une heure de fonctionnement sera de 4,5 kW. La durée de vie garantie, comme pour la plupart des variateurs basés sur l'exécution d'un travail mécanique par leurs pièces structurelles, est de 20 ans. Avantages de ce type de réservoir : possibilité de localisation du réservoir sous terre ; le réservoir peut être une bouteille de gaz standard utilisant l'équipement approprié, l'éolienne est capable de transmettre directement le mouvement à la pompe du compresseur. De plus, de nombreux appareils utilisent directement l'énergie accumulée de l'air comprimé dans le réservoir.

Voici les paramètres des types de dispositifs de stockage d'énergie considérés dans le tableau récapitulatif :

Taper stockage d'Energie	Performances estimées	Valeur réservée énergie, kJ	Énergie spécifique (par unité de masse de l'appareil), kJ/kg	Charge maximale lorsque le variateur fonctionne pendant une heure, Mar	durée de vie prévue, dans des années
Type de condensateur	capacité de la batterie 1 F, tension 220 V, poids 120 kg	24,2			dans les 20
Type de coprah	masse d'une femme coprah 2000 kg, maximum ascenseur 4m		0.04		au moins 20
Type hydraulique à gravité	masse liquide 8000 kg, dénivelé 10 m		0.08		au moins 20
Volant	volant d'inertie cylindrique en acier 200 kg, rayon 0,2 m, épaisseur 0,2 m	2000			au moins 20
Batterie au plomb	capacité de la batterie 190 Ah, tension de sortie 12 V, poids de la batterie 60 kg	3900		1080	minimum 3 maximum 5
Type pneumatique	réservoir en acier 1m3, poids du réservoir 2,5c pression d'air comprimé 40 ambiances	16000		4500	au moins 20

stockage mécanique(MN), ou un accumulateur d'énergie mécanique, est un dispositif de stockage et de stockage d'énergie cinétique ou potentielle avec son retour ultérieur pour effectuer un travail utile.

Comme pour tout type de stockage d'énergie (NE), les modes caractéristiques de fonctionnement du MP sont charger(accumulation) et décharge(libération d'énergie). Stockage l'énergie sert de régime intermédiaire de MI. En mode de charge, l'énergie mécanique est fournie au MN à partir de source externe, et la mise en œuvre technique spécifique de la source d'énergie est déterminée par le type de MH. Lorsque MN est déchargé, la majeure partie de l'énergie stockée par celui-ci est transférée au consommateur. Une partie de l'énergie accumulée est dépensée pour compenser les pertes qui se produisent en mode décharge et dans la plupart des types de MT - en mode stockage.

Étant donné que dans un certain nombre d'installations à accumulation, le temps de charge D3 peut largement dépasser le temps de décharge (r3 "gr), ^ un excès significatif de la capacité de décharge moyenne est possible. R R sur puissance moyenne P3 charger MN. Ainsi, il est possible d'accumuler de l'énergie dans MN à l'aide de sources de puissance relativement faible.

Les principaux types de MN sont divisés en dispositifs statiques, dynamiques et combinés.

Statique Les MN stockent l'énergie potentielle au moyen d'un changement élastique dans la forme ou le volume du corps de travail ou lorsqu'il se déplace contre la direction de la gravité dans le champ gravitationnel. Le milieu de travail solide, liquide ou gazeux de ces MN a un état statique en mode de stockage d'énergie, et la charge et la décharge du NE sont accompagnées du mouvement du milieu de travail.

dynamique Les MN accumulent de l'énergie cinétique principalement dans les masses en rotation des solides. Classiquement, les MN dynamiques peuvent également comprendre des accumulateurs - accélérateurs de particules élémentaires chargées, dans lesquels est stockée l'énergie cinétique d'électrons ou de protons se déplaçant cycliquement le long de trajectoires fermées.

Combiné Les MN stockent à la fois l'énergie cinétique et potentielle. Un exemple de MN combiné est un super volant d'inertie constitué d'un matériau fibreux à haute résistance avec un module d'élasticité relativement faible. Lors de la rotation de ce MN, avec l'énergie cinétique, l'énergie potentielle de déformation élastique y est stockée. Lors de l'extraction de l'énergie accumulée d'un tel MN, l'utilisation de ses deux types est réalisée.

En termes de niveau d'énergie spécifique accumulée par unité de masse ou de volume de l'élément de stockage, les MN inertiels dynamiques dépassent de manière significative certains autres types de NE (par exemple, les stockages inductifs et capacitifs). Par conséquent, les MN présentent un grand intérêt pratique pour diverses applications dans diverses branches de la technologie et de la recherche scientifique.

Certains types de MH ont maintenant trouvé une application à grande échelle dans l'industrie de l'énergie électrique, par exemple, guide - Installations de stockage de roches des centrales électriques. Charge - Le cycle de décharge de leur travail atteint des dizaines d'heures.

Les MN inertiels sont caractérisés par des modes de décharge à court terme. L'extraction d'énergie du MN s'accompagne d'une diminution de la vitesse angulaire du volant d'inertie à un niveau acceptable. À cas individuels le freinage peut se produire jusqu'à l'arrêt complet du volant. Des décharges "chocs" sont possibles, qui se distinguent par une sélection ponctuelle ou cyclique de l'énergie stockée, et en raison du grand moment cinétique et du court temps de décharge MN, la diminution de la vitesse angulaire de son rotor est relativement faible, bien que 0 m La puissance fournie peut atteindre suffisamment valeurs élevées. Dans ce mode, MN besoins spéciaux sont nécessaires pour assurer la résistance de l'arbre. Sous l'influence d'un couple, des contraintes de cisaillement dangereuses, h, apparaissent dans l'arbre. L'énergie cinétique du rotor se transforme en énergie potentielle de déformations élastiques de torsion de l'arbre. Pour surmonter ces difficultés, des embrayages élastiques ou à friction sont fournis dans des conceptions MN individuelles.

Les MN statiques stockent l'énergie stockée dans un état stationnaire. Les porteurs d'énergie potentiels en eux sont élastiquement déformés corps solides ou des gaz comprimés en surpression, ainsi que des masses élevées à une certaine hauteur par rapport à la surface terrestre. Des exemples typiques de MN statiques sont : ressorts étirés ou comprimés, caoutchouc ; accumulateurs à ballon à gaz et accumulateurs pneumatiques; les dispositifs d'impact de divers batteurs de pieux, par exemple pour le battage de pieux, utilisant l'énergie des masses à l'état levé ; réservoirs de centrales électriques à accumulation par pompage, réservoirs d'installations à pression d'eau. Présentons les principaux rapports d'énergie et les paramètres caractéristiques de quelques appareils typiques.

Considérez MH avec élastiqueéléments.

Nous croyons état solide système linéaire, alors l'élément de stockage élastique a une raideur (ou élasticité) constante N= Const. La force qui agit dessus F=Nx proportionnel à la déformation linéaire X. Travail élémentaire effectué lorsque MN est chargé dW=Fdx. Énergie totale stockée

O = J Fdx= J Nxdx=NAh2/2-FaAh/2, Oh

Où Ah - déformation résultante, limitée, par exemple, Permis Tension ar Matériel; fn = Non -force appliquée.

Estimons l'énergie spécifique wya = Wj M, par unité de masse M= yV=ySh volume du ressort ou de la tige V et section S, dont le matériau a une densité y et fonctionne pour briser la loi de Hooke un= xfE, et X*=xfh- déformation relative, E-module d'élasticité (Young), G^Gp. Entrer un= Edx„ nous pouvons écrire DW=Fhdx*=Fhdo/E et dWya=dW/ySh= FDA/ySE, d'où à C=F/S trouver

Wya=](aljE)da = a2J(2jE).O

Pour l'aciernous acceptons les ressorts cn = 8 108 N/m "E= 2 .1-1011 N/m2,y = 7800 kg/m3, alorswya ^200 J/kg. Anne Un calcul logique pour le caoutchouc technique donne ^ sp ^ 350 J/kg, cependant, en raison de la nature hystérésis de la dépendance F= F(X) Dans le cycle charge-décharge, les pertes et l'échauffement qui en résultent conduisent à Pour vieillissement progressif (destruction) du caoutchouc, instabilité et détérioration de ses propriétés élastiques.

Stockage de gaz le système est dans un état de non-équilibre mécanique par rapport à l'environnement : lorsque les températures du système et de l'environnement sont égales (T=T0S) pression du système p>p0,s, afin que le système puisse fonctionner. La réserve d'énergie élastique comprimée dans un ballon de volume V le gaz est

O=P(vdp=v(p2-pi).. (4.1)

Selon (4.1), par unité de masse M de tout gaz comprimé, il existe une énergie spécifique

Wya=W/M=V(p2-Pl)IM=Apply. (4.2)

Basé sur (4.2) à K=1m3 la valeur O- WysM numériquement égal à la chute de pression Ap=p1-p1. Par exemple, si A/? \u003d 250 105 Pa (pression initiale p! \u003d 105 Pa), puis IL \u003d 25-106 J, quel que soit composition chimique gaz. La valeur maximale de Wya lors de la détente d'un gaz comprimé jusqu'à une pression nulle à une température donnée selon l'équation de Mendeleïev-Clapeyron PV- MvRyT est

wya=WlM=RyTI", (4.3)

Où c \u003d M / Mc - masse molaire (kg / kmol); Ry& ~8,314 kJ/(kmol K) - constante universelle des gaz à Tx273 K ; /? "105 Pa ; Mm est le nombre de kilomoles dans un gaz de masse M.

Il ressort de (4.3) que l'utilisation de gaz légers dans les MN est la plus efficace. Pour le gaz le plus léger - l'hydrogène (q = 2 kg / kmol) à G = 300 K, l'énergie spécifique est de ~ 1250 kJ / kg (ou 1250 J / g). Dans (4.3), la pression n'est pas explicitement incluse, puisque Wya est déterminée à partir de (4.2) par le rapport de la surpression du gaz à sa densité. Ce dernier, avec une pression croissante et Г = const, augmente selon une loi linéaire (dans un processus isotherme PV= const). Il convient de noter que adapté pour application efficace considéré comme MN hautes pressions déterminer, pour des raisons de résistance, une masse importante de bouteilles de gaz, compte tenu du fait que la valeur de Wya de l'installation dans son ensemble peut diminuer de près d'un ordre de grandeur par rapport à fVya de (4.2), (4.3). La résistance du cylindre peut être évaluée à l'aide des relations de calcul § 4.5.7.

Considérer gravitationnel dispositifs de stockage d'énergie.

L'énergie gravitationnelle de l'attraction terrestre (au niveau de la terre) est suffisamment estimée taux élevé"sp = 61,6 MJ/kg, qui caractérise le travail nécessaire au déplacement uniforme d'un corps de masse Mx = Kg depuis la surface terrestre vers l'espace (à titre de comparaison, nous indiquons que cette valeur PVya est environ le double de l'énergie chimique de 1 kg de kérosène) Au levage d'une charge Mà la hauteur h=x2 -xlénergie potentielle emmagasinée

O=jgMdx=gMh , (4.4)

Où M = const, g=9.8l m/s2. D'après (4.4), l'énergie spécifique wya=WjM=gh ne dépend que de la hauteur h. L'énergie stockée est libérée lorsque la charge tombe et le travail utile correspondant est effectué à la suite de la transition de l'énergie potentielle en énergie cinétique. La plus grande énergie cinétique spécifique dans la nature lors de la chute peut être développée par les météorites, pour lesquelles Wya ^ 60 MJ/kg (sans tenir compte des coûts énergétiques liés au frottement dans l'atmosphère).

L'utilisation directe des forces gravitationnelles créées par les masses naturelles est pratiquement impossible. Cependant, en pompant de l'eau dans des réservoirs artificiels surélevés ou à partir de réservoirs souterrains vers la surface, une quantité suffisamment importante d'énergie potentielle peut être stockée pour des applications à grande échelle dans les systèmes d'alimentation électrique. Si la différence de niveau h\u003d 200 m, alors, sur la base de la masse d'eau M \u003d 103 kg, l'énergie stockée selon (4.4) est égale à I\u003e "\u003d 1962 kJ, énergie spécifique wya= WjM= 1,962 kJ/kg.

Considérer cinétique inertielle MN.

L'énergie cinétique, en principe, peut être stockée dans n'importe quel mouvement de la masse. Pour l'uniforme mouvement vers l'avant masse corporelle M avec rapidité vénergie cinétique O=Mv2 / 2. Énergie spécifique wya=W/M=v2 j2 ne dépend (quadratique) que de la vitesse linéaire du corps. Un corps se déplaçant à la première vitesse cosmique km/s a une

Énergie Wyax32 MJ/kg.

Pour une variété d'applications d'énergie et de transport, les MN de mouvement de rotation sont des MN rationnels - inertiels (volants d'inertie). L'énergie cinétique stockée W=J& / ~ est déterminée par le carré de la vitesse angulaire Q= 2nn (P- fréquence de rotation) et moment d'inertie J volant par rapport à l'axe de rotation. Si le volant a un rayon g et masse M =yV (V-le volume, à- masse volumique), t°

J^Mr2/2 = yVr2j2 et W=n2Mr2n2 = n2yVr2n2.Énergie spécifique correspondante (par unité M ou alors v) est VF/M= n*r2n2 , J/kg et BT0ya=W/V= n2 ans2n2 , J/m3. Les valeurs de Q et n pour une taille r donnée sont limitées par la vitesse circonférentielle linéaire v= Q.r= 2m, liés à la contrainte de rupture admissible du matériau sont. On sait que la tension a dans un disque ou rotor cylindrique MN dépend de v2. Selon la forme géométrique des volants métalliques, ils se caractérisent par des vitesses limites admissibles à la périphérie d'environ 200 à 500 m/s.

L'énergie emmagasinée, notamment pour un volant moteur à jante fine, O=Mv /2 (M est la masse de l'anneau en rotation). Énergie spécifique wya=W/M=v2 /2 ne dépend pas des dimensions de l'anneau et est déterminé par le rapport des paramètres Op/y de son matériau (voir § 4.5.1, où l'on montre que v2 = opj U). Il convient de noter qu'une régularité similaire pour Wya~avjу se produit également dans les dispositifs de stockage d'énergie inductifs (voir chap. 2), bien qu'ils diffèrent considérablement de MN en termes de nature physique. Dans le cas général, dans la fabrication des éléments de stockage MP, il est nécessaire d'utiliser des matériaux avec des valeurs accrues de Gp/y > 105 J/kg. Plus matériaux appropriés sont des aciers alliés à haute résistance, des alliages de titane, ainsi que des alliages légers d'aluminium (type duralumin) et des alliages de magnésium (type électronique). En utilisant des matériaux métalliques, il est possible d'obtenir une énergie spécifique MN jusqu'à Wm = 200-300 kJ/kg.

Les matériaux à fibres fines destinés à la réalisation de volants d'inertie à énergies spécifiques particulièrement élevées (super volants) peuvent théoriquement fournir les niveaux suivants de l'indice Wya : filaments de verre - 650 kJ/kg, filaments de quartz - 5000 kJ/kg, fibres de carbone (avec une structure en diamant) - 15000 kJ/kg . Les fils (ou les rubans fabriqués à partir de ceux-ci) et les résines adhésives forment une structure composite dont la résistance est inférieure à celle des fibres d'origine. Compte tenu des éléments de fixation dans les vrais super-volants, les valeurs de Zhud sont pratiquement inférieures à celles indiquées, mais toujours relativement supérieures à celles des autres variétés de MN. Les super volants permettent des vitesses circonférentielles jusqu'à v"1000 m/s. La mise en œuvre technique de tels Dispositifs nécessite la fourniture de conditions particulières. Par exemple, il est nécessaire d'installer un volant d'inertie dans un carter à dépression, car les valeurs indiquées v correspondent à des vitesses supersoniques dans l'air (nombre de Mach Ma > 1), qui dans le cas général peuvent provoquer toute la ligne effets inacceptables : L'apparition de chocs aériens et d'ondes de choc, une forte augmentation de la traînée aérodynamique et de la température.

MAIS-masse sur une corde rigide; b- bord élastique

Les supervolants fibreux multicouches ont une fiabilité suffisamment élevée et sont plus sûrs en fonctionnement que les volants pleins. Sous des charges inacceptables dues aux forces d'inertie, seules les couches externes les plus sollicitées de la structure composite fibreuse du supervolant sont détruites, tandis que la destruction d'un volant massif s'accompagne de la dilatation de ses parties déchirées.

La combinaison des propriétés des MN statiques et dynamiques a lieu dans divers dispositifs. Le plus simple d'entre eux est le pendule oscillant. Le processus cyclique de conversion mutuelle de l'énergie potentielle en énergie cinétique peut être maintenu assez longtemps si les pertes dans le mécanisme du pendule sont compensées.

Considérons des exemples illustratifs de MN qui stockent à la fois l'énergie cinétique et potentielle pendant la charge. Ils démontrent les possibilités fondamentales d'utilisation pratique conjointe des deux types d'énergie mécanique accumulée. Sur la fig. 4.1, un poids affiché M, tournant autour du centre O sur une corde absolument rigide de longueur /, déviée de la position verticale d'un angle cf. Vitesse de la ligne v correspond au mouvement de rotation de M le long d'un cercle de rayon G.Énergie potentielle de la charge wn=gMh en raison de son élévation hà la suite de la déviation. L'énergie cinétique de la charge est 1FK = 0,5 MV2 . La force agit sur la charge F = F„ + Fr. Sa composante inertielle est égale à FK = Mv lr > la valeur de la composante gravitationnelle F J= gM. Puisque Fn/Fr = r2/rg = tg(D), puisque wn/WK= 2h/rtg^>. Si Compte^! que A = /(l - coscp) et r = /sincp, alors /r/r = (1 - coscp)/sincp. Ainsi, O„l lFK = 2coscp/(l + cos(p), et dans le cas de cp->0 on obtient Wn/WK->1. Par conséquent, aux petits angles cp, l'énergie stockée fV=JVK+Wn peut être répartie en parties (W , si la charge est fixée sur une suspension élastique (tige ou corde).

Un autre exemple de co-thésaurisation O„ et WK sert de volant d'inertie rotatif à jante mince (Fig. 4.1, b), qui avait de l'élasticité (rigidité) N La tension dans la jante ^p = NAI est proportionnelle à l'allongement élastique A/=2n(r - r0) provoqué par les forces d'inertie RFA= VMA2 /G, distribué Nymi le long de la circonférence de la jante de rayon R. L'équilibre de l'élément de jante de masse 2DM=2(L//2l;)D(p est déterminé par la relation 2A/v = 2A/7(()sinAcp^Ai^ Acp, d'où 0,5 MV2 = 2K2 (r-r0 )N. Par conséquent, l'énergie cinétique de la jante LVK= 2n2 (r-r0 )N. Puisque l'énergie potentielle stockée )