Centrální solenoid ITERu
Tokamak je v podstatě transformátor. Primární vinutí u tokamaku ITER se nazývá centrální solenoid. První tokamaky, jako správné transformátory, měly obě vinutí, ...
Mezi základní měřítka vyspělosti společnosti patří i zpracování energie. Platí to od dob rozdělávání ohně v jeskyních našich předků až po zkrocení štěpení těžkých jader v energetice. A k produkci energie patří i umění jejího skladování – akumulace.
Možností, jak energii akumulovat, je mnoho. Můžeme je rozdělit podle toho, v jaké formě ji ukládáme – zda ve formě tepelné, mechanické, chemické nebo elektrické. Mezi tepelné akumulátory patří akumulační kamna, bojler, Ruthsův parovodní akumulátor a tepelné solární zásobníky. Přečerpávací, akumulační, přílivové a tlakovzdušné akumulační elektrárny patří mezi představitele mechanické akumulace. To umožňuje i setrvačník (uložení do kinetické energie). Tento princip byl několikrát vyzkoušen např. ve Švýcarsku v tzv. gyrobusech. Nejrozšířenější je chemická akumulace, a to i v elektrických pohonech. Různé typy baterií, které většinou používají lithium, se dnes uplatňují např. v elektromobilech nebo i v akumulátorech formule 1 v systému KERS (kinetic energy recovery system). Akumulátory, ukládající energii ve formě elektrického náboje, jsou akumulátory elektrické. Patří mezi ně kondenzátor, supravodivý indukční akumulátor a superkondenzátor. Superkondenzátor je relativně novým zařízením, který si zaslouží naši zvláštní pozornost.
Jeho kapacitu můžeme obecně vypočítat podle vzorce: , kde ε je permitivita izolantu mezi elektrodami, S plocha elektrod a d vzdálenost mezi elektrodami. Ve vývoji kondenzátorů lze pracovat například s povrchem elektrod. Zvolíme porézní materiál tak, aby se při zachování rozměrů zvýšila skutečná plocha elektrod součástky. Pro tento účel se používá aktivní uhlík. Plocha elektrod potom dosahuje až 2 000 m2/g. Výsledné kapacity vedou k řádům až 1 000 F.
Konkrétní schéma zapojení je uvedeno na obr 1. Stejnosměrná soustava je napájena z distribuční sítě přes transformátor a usměrňovač. Prvky RS a LS charakterizují vlastnosti vodičů napájení. Za pantografovým připojením vozidla se nachází filtr (LF a CF) – dolní propust pro zabránění vstupu parazitních vyšších harmonických ze sítě. Prvky IGBT1, R1 a D1 slouží pro vybíjení kondenzátoru CF při překročení přípustné hodnoty. Proudový zdroj vpravo na schématu reprezentuje odběr motoru při rozjezdu a rekuperaci energie při brzdění. Pro akumulaci brzdné energie do superkondenzátoru SC je třeba použít stejnosměrný měnič sestavený ze dvou řízených IGBT tranzistorů a tlumivky L1. Na obr. 2‑4 jsou zobrazeny průběhy křivky charakterizující pohyb tramvaje při uvažované počítačové simulaci. Vůz se urychluje mezi nultou až pátou a mezi třicátou až třicátou pátou sekundou. V těchto časových intervalech je zřejmý odběr motoru až do 450 A, přičemž přibližně polovinu odběru kryje vybíjející se superkondenzátor. Zbytek dodává síť. Naopak přibližně mezi dvanáctou až osmnáctou sekundou a posledních pět sekund tramvaj brzdí. Tehdy probíhá rekuperace a motor coby generátor dodává energii zpět: superkondenzátor se nabíjí.
Dalším zajímavým příkladem využití rekuperované energie je instalace KERS do závodních vozů formule 1. Mezinárodní automobilová federace FIA zadala svým nařízením týmům formule 1 povinnou instalaci akumulačních systémů s předem zadanými parametry. Jednotlivé inženýrské týmy měly vyvinout takovou technologii, která by umožnila nahromadit brzdnou energii a mít ji k dispozici pro zrychlení během jízdy. Mezi používané technologie patří kompozitní setrvačníky – např. u stáje Williams – s elektrickými motory/generátory (podle režimu nabíjení či vybíjení), Li‑iontové baterie u vozů Ferrari nebo superkondenzátory u McLaren. Závody F1 sice nejsou nejlepším příkladem ekologické a optimální ekonomické praxe, nicméně podpora vývoje těchto technologií při závodech i v laboratořích soutěžních týmů vede k rychlejšímu rozvoji i v oblasti akumulace energie v hromadných dopravních prostředcích.
Nevýhodou jsou vyšší pořizovací náklady, nižší hustota akumulované energie vztažená na 1kg a potřeba stejnosměrného měniče, který zvyšuje náklady a je zdrojem dalších možných poruch.
Zdroje:
[1] Aleš Kaplan: Možnosti využití superkondenzátorů v elektrických pohonech, ZČU FEL, 2009
[2] Streit L.: Systém akumulace energie trakčního vozidla, Plzeň 2008
[3] Vondrášek F.: Výkonová elektronika, svazek III, Plzeň 1998
[4] http://citytransport.info/Electbus.htm
Tokamak je v podstatě transformátor. Primární vinutí u tokamaku ITER se nazývá centrální solenoid. První tokamaky, jako správné transformátory, měly obě vinutí, ...
Rozpadem superkontinentů mohly být vyvolány explozivní erupce, které vystřelovaly fontány diamantů ze zemského pláště k zemskému povrchu. Diamanty se tvoří přibližně 150 kilometrů hluboko pod zemskou kůrou.
Stopy výskytu vody v hlubokém nitru Země nedávno odhalilo zkoumání diamantů. Vzácný typ diamantu může naznačovat, že voda může proniknout hlouběji do nitra Země, než si vědci dříve mysleli.
Dne 6. listopadu se konala již tradiční a oblíbená akce s názvem Den s experimentální fyzikou (DSEF), organizovaná Fyzikálním korespondenčním seminářem (FYKOS). Jednalo se již o 29.
Během XXVII. Světového kongresu silničního hospodářství, ( 2. - 6. října), společnosti VDT Technology a CertiCon představily nový software s názvem TrafficFlow.
Krásně a jednoduše vysvětleno se srozumitelnými animacemi. V angličtině.