Гравитационные аккумуляторы: будут ли они в автомобилях

В Китае к энергосистеме подключают гравитационные аккумуляторы, которые запасают до 100 МВт·ч в… обычной прессованной земле.

Под капотом такое не поместится. Но это и есть гравитационный аккумулятор.

Особых поводов для огорчения по поводу того, что это произошло не в Сколково, а в Китае, нет. Аналог того, что называют гравитационным аккумулятором, давным-давно работает в настенных часах до сих пор. Речь – про часы с гирями. Подняли гири – и часы ходят до тех пор, пока гири способны опускаться вниз.

Если вообразить, что тяжелые гири опускаются куда-то в глубокую пропасть, а цепочка, на которой они висят, очень длинная и крепкая, то фантазия разыграется вовсю. Источник энергии представляется чуть ли не вечным!

Самое удивительное в гравитационных аккумуляторах – осознание того факта, что эти циклопические сооружения на самом деле возводят то здесь, то там. Вместо гирь, как в часах с кукушкой, в них используются гигантские бетонные блоки – вот и вся разница.

Откуда берется энергия в гравитационном аккумуляторе

Никакой дополнительной энергии гравитация не дает. Все эти аккумуляторы не вырабатывают энергию, а лишь сохраняют ее на время, теряя 20% (КПД этих устройств составляет 80%). Тут полная аналогия с автомобильными АКБ, которые без генератора быстро помрут.

Американский вариант той же идеи. Башенный кран, стрелы, 35-тонные блоки. При опускании грузов действительно работает гравитация. А при подъеме энергию надо затрачивать.

Сами по себе накопительные станции – это, в общем-то, старая идея. Подобные гидроэлектростанции существуют десятилетиями. А в данном случае речь идет о твердотельных (!) аккумуляторах, которые можно сооружать практически где угодно – хоть в Сахаре, хоть в Оймяконе. В качестве груза можно использовать не воду, а все, что есть под рукой. Понятно, что чем дешевле и тяжелее грузы, тем лучше.

В отличие от химических батарей, ломаться здесь практически нечему. При наличии некоторого избытка энергии в источнике система накапливает ее, поднимая груз на определенную высоту. А когда потребление энергии возрастает, груз опускается, преобразуя свою потенциальную энергию в кинетическую, а затем и в электрическую при помощи генератора. Таким образом сглаживаются пики мощности.

Аккумулятор не вырабатывает энергию

Когда-то Анатолий Чубайс собрался строить гравитационные аккумуляторы в Сибири, и эту идею всячески хвалили СМИ:

«Если создать необходимое количество таких накопителей, то в нашей стране отпадет надобность в строительстве новых электростанций на ближайшие десятилетия. Ведь существующие мощности будут многократно превышать потребности промышленности и граждан».

Очень странное умозаключение. Подобные аккумуляторы не являются источниками энергии! И не заменяют собой электростанции!

Известны гравитационные накопители на основе вагонеток. Когда выработка энергии высока (ветряки крутятся, облачность низкая), вагоны с помощью электродвигателей заезжают в гору, накапливая потенциальную энергию. Если выработка энергии падает, а потребление растет (ветра нет, солнце село), вагоны скатываются, двигатели при этом работают в режиме генератора и отдают электроэнергию в сеть. Говорят, что эффективность такой системы – около 86%.

Гравитационные аккумуляторы для автомобилей

Под капотом, как уже говорилось, такая установка не поместится. Однако если забыть про красивое слово «гравитация», то можно вспомнить про маховичные накопители энергии. Принцип тот же, только вместо подъема и опускания грузов используется вращательное движение маховика. В нашей стране эту идею много лет продвигал профессор Нурбей Гулиа.

Почти 60 лет назад изобретатель снабдил УАЗ вариаторно-маховичным приводом, который рекуперировал энергию автомобиля при торможении, раскручивая маховик, и после вновь ускорял машину за счёт запасенной энергии. Фактически получился гибрид. Сообщалось, что средний расход топлива с таким накопителем упал вдвое.

Судьба подобного транспорта, в общем-то, не сложилась. Гироскопический эффект усложнял управление машиной. Утечка энергии от вращающегося маховика была солидная: ее львиную долю он терял за несколько дней, а то и быстрее.

В автомобиле Porsche 918 RSR (2011 год) маховичный накопитель располагался на месте правого сиденья. При необходимости он мог выдать дополнительные 150 кВт мощности из накопленной ранее энергии. Этого запаса хватало примерно на 8 секунд.

Идея до сих пор привлекает внимание энтузиастов-разработчиков, однако до серьезного промышленного производства она так и не дошла. 

К вышеуказанным недостаткам маховика добавляются высокая себестоимость, а также проблемы с безопасностью: оторвавшись, маховик может разрушить все вокруг.

• Эксперт Колодочкин рассказал, как подготовить машину к лету после простоя.