Многие из вас замечали, что в метро очень жарко летом и стоит неприятный запах. Вот и я однажды, задумался, а откуда же эта жара и этот запах. На самом деле метро пахнет 4-и запахами: запах состава для защиты дерева шпал от гниения, запах нагретых проводов, запах от мелкодисперсной пыли тормозных колодок и запах жженого мелкодисперсного железа. Я подумал, это же вредно для здоровья.
В другой раз, выходя из вагона, я заметил, что из под вагона поднимается теплый поток воздуха. И я подумал, откуда же он. И тут я вспомнил, что вагоны электрические и что при торможении торможение происходит за счет двигателей (электродинамическое торможение). Но, почему бы не использовать эту энергию? Ведь тогда не будет нагрева проводов, не будет пыль от тормозных колодок. Для этого нужна система рекуперации.
Рекуперация позволяет вернуть энергию обратно. Подобная система реализована на Toyota Prius Hybrid.
Но вот в чем проблема, куда же ее вернуть? Тут 2 варианта: или обратно в электросеть или где-нибудь ее запасти. Вернуть обратно в электросеть — нужные другие тяговые подстанции и сами вагоны другие нужны. Плюс нельзя производить рекуперацию между поездами, которые питаются от разных тяговых подстанций. В итоге эффект рекуперации достигает 15%, что достаточно мало. И тяговые подстанции переоборудовать дорого и долго. А сами вагоны обновляются раз в 30 лет. Так что этот вариант достаточно долгий.
Второй вариант — возвращать энергию обратно в поезд. Тогда достаточно переоборудовать поезд и КПД может достигать 80%.
Для хранения энергии лучше использовать не аккумуляторы, а ионистры.
Преимущества:
<habrcut/>
1. Не требуются тяговые подстанции для переоборудования поездов.
2. Поезд может самостоятельно передвигаться до ближайшей станции для высадки пассажиров в случае нарушения электроснабжения.
3. Можно переоборудовать существующие поезда.
4. Нет проблемы передачи энергии от одного поезда к другому. Т. е. не нужна дополнительная электросеть в случае сильно неравномерной нагрузки поездов по станциям метрополитена.
Недостатки:
<habrcut/>1. Стоимость ионистра.
2. Увеличение массы поезда за счет ионистров (не так много по отношению к массе поезда и пассажиров).
Преимущества ионистров по сравнению с аккумуляторами:
<habrcut/>
1. Высокая скорость заряда/разряда – большой разрядный ток.
2. Простота зарядного устройства.
3. Малая деградация после сотен или даже тысяч циклов заряд/разряд.
4. Возможность заряда/разряда при низких температурах.
Недостатки:
<habrcut/>
1. Меньшая удельная энергия.
2. Зависимость напряжения от степени заряженности.
Таким образом ионистры больше подходят для рекуперации, чем аккумуляторы в качестве мобильного источника энергии.
А что такое ионистр? Ионистр — он же суперконденсатор, это по сути электрический конденсатор, но с двойным электрическим слоем. По сути это гибрид аккумулятора и конденсатора. В электролите (как в аккумуляторе) плавают заряды (как в конденсаторе), которые притягиваются к друг другу. Для того, чтобы эти плавающие заряды друг с другом не столкнулись и не нейтрализовали друг друга, между ними находится дилектрик. Таким образом двойной электрический слой образуют
Читать полностью »
