1. Название
Способ
аккумулирования энергии и электродинамический
аккумулятор
для его
осуществления
Изобретение
относится к системам для накопления электрической энергии и по этому признаку может
соответствовать индексу МПК - H02J 15/00. Изобретение
содержит специальные электротехнические
устройства и по этому признаку может соответствовать индексу МПК H05H1/00 - специальные области электротехники, не
отнесенные к другим классам.
3. Уровень
техники
Аккумулятор (лат. accumulator
— собиратель, от accumulo — собираю, накопляю), устройство для накопления
энергии с целью её последующего использования. В зависимости от вида
накапливаемой энергии различают аккумулятор: электрические, гидравлические,
тепловые, инерционные. Известны
электрические аккумуляторы, которые
служат для накопления электрической энергии путём превращения её в
химическую с обратным преобразованием по мере надобности. Первые опыты по
созданию электрических аккумуляторов были проведены в начале 19 в. В. В.
Петровым и И. Риттером. Особенно большой вклад в изучение свойств, разработку и
совершенствование конструкций аккумуляторов внесли русские учёные Э. Х. Ленц,
Д. А. Лачинов, Е. П. Тверитинов, Н. Н. Бенардос, П. Н. Яблочков, М. П.
Авенариус, английский физик У. Гров, француз Г. Планте и многие др. (в мировой
практике только по свинцовому аккумулятору к 1937 зарегистрировано 20 000
патентов). В 1900 Т. А. Эдисон изобрёл аккумулятор щелочного типа, получивший
широкое распространение. Электрический аккумулятор состоит из 2 электродов,
погруженных в раствор электролита; разность потенциалов электродов — эдс
аккумулятора. Преобразование химической энергии в электрическую происходит при
наличии замкнутой электрической цепи на основе химической (токообразующей)
реакции. Электрические аккумуляторы характеризуются электрическим зарядом
(распространён термин «ёмкость»), т. е. количеством электричества в кулонах
(к), килокулонах (кк) или в ампер-часах (а(ч), которое он может отдать при
разряде; средним напряжением; удельной энергией в дж, кдж или вт(ч, снимаемой
при разряде с 1 кг массы или 1 дм3 объёма; отдачей по энергии (кпд) (1 а.ч
= 3600 к; 1 вт.ч = 3600 дж). (Терентьев Б. П., Электропитание радиоустройств, 2 изд., М.,
1958; Вайнел Д ж. В., Аккумуляторные батареи, пер. с англ., 4 изд., М. — Л.,
1960; Багоцкий В. С., Флеров В. Н., Новейшие достижения в области химических
источников тока, М. — Л., 1963.)
По патенту РФ № 2160955
известен «Способ и устройство для
покрытия пикового потребления энергии в сетях переменного или трехфазного
тока». Аналоги этого изобретения EP 0578531 A2, 12.01.1994. RU 2013843 C1,
30.05.1994. RU 2028706 C1, 09.02.1995. FR 2693052 A, 31.12.1993. Устройство для
покрытия пикового потребления энергии в электрических сетях переменного или
трехфазного тока соединено с множеством потребителей, из которых, по меньшей
мере, часть оснащена аварийным снабжением электроэнергией, содержащим
аккумуляторы и питаемые от сети выпрямители. При возникновении кратковременной
пиковой нагрузки в сети часть энергии из аккумуляторов индивидуальных,
децентрализованных сетей аварийного электроснабжения отдают в сеть так долго,
пока существует пиковая нагрузка и в аккумуляторах еще имеется достаточно
энергии для аварийного электроснабжения. Техническим результатом является
снижение затрат потребления в течение времени пикового потребления энергии.
Известны инерционные
аккумуляторы, которые представляют собой движущееся тело, количество движения
которого значительно превышает количество движения внешних сил, воздействующих
на это тело. Наиболее широко в качестве инерционного аккумулятора применяют
вращающийся маховик (например, инерционный двигатель, получивший
распространение в детских игрушках). Известны конструкции маховиков,
представляющие собой массивную круглую деталь, установленную на ведущем валу
машины для уменьшения неравномерности его вращения при установившемся движении.
Маховики представляют собой колесо с тяжёлым ободом, соединённым со ступицей
прямыми спицами или сплошным диском. Накапливая кинетическую энергию при
ускорении и отдавая её при замедлении, маховик уменьшает неравномерность
вращения вала до величины, допустимой по условиям нормальной работы машины. Например, по патенту РФ № 98104588
известно «Маховое устройство, в частности для автомобиля». По
этому патенту маховиковое устройство, по меньшей мере, с одной первичной и
одной вторичной инерционными массами, которые установлены соосно друг другу,
причем первичная инерционная масса выполнена с возможностью соединения с
выходным валом двигателя, а вторичная инерционная масса - с возможностью
соединения и разъединения сцеплением с входным валом коробки передач,
отличающееся тем, что обе инерционные массы установлены в виде единого целого
на выходном валу двигателя.
В инерционных двигателях
накопленная маховиком энергия используется для привода машины, например в
жиробусе. Обычно маховики изготовляют литыми из серого чугуна, при скоростях
выше 30—35 м/сек — из стали. (Артоболевский И. И., Теория механизмов, 2 изд.,
М., 1967.) Известны гиробусы [от итал. giro, греческое gyros — круг, оборот и
латинское (omnibus — для всех], представлящие вид аккумуляторного транспорта,
движущегося за счёт кинетической энергии, накопленной в маховике. Известны электрогиробусы,
оборудованные маховым агрегатом, состоящим из асинхронного двигателя —
генератора, сочленённого с маховиком, и тяговых электродвигателей.
Раскручивание маховика осуществляется электродвигателем. Запасённой
кинетической энергии достаточно для преодоления расстояния 4—5 км. Кпд таких
аккумуляторов не более 50%; материалоёмкость махового агрегата составляет 322
кг/квт•ч (в 32 раза больше, чем у современных электрохимических источников
тока).
Прототип
Наиболее близко по конструктивному
исполнению к заявляемому изобретению можно считать изобретение по патенту РФ №
2001108017 «Механический аккумулятор электрической энергии». По этому
патенту механический аккумулятор электрической энергии, выполненный в виде
электрической машины, содержащей корпус, в котором установлены статор со
статорными катушками, катушки возбуждения и расположенный на валу массивный
металлический ротор, отличающийся тем, что статорные обмотки расположены по
окружности, в центре которой установлен массивный металлический ротор,
выполненный цилиндрическим с полюсными магнитами, с противоположных торцов
ротора неподвижно установлены катушки возбуждения, с полюсными магнитами ротора
связаны магнитопроводами магнитные датчики для контроля положения полюсных
магнитов относительно статорных катушек. Механический аккумулятор энергии по
п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен герметичным для создания внутри него
вакуумной среды.
Целью изобретения является кардинальное повышение
эффективности аккумуляторов электрической энергии, содержащих вращающиеся инерционные
накопительные элементы за счет того, что в качестве вращающегося инерционного элемента
используется вращающееся кольцо электронов, сжатых внешним или собственным
магнитным полем до высокой плотности, разгоняемых и удерживаемых на заданной
орбите магнитным и электрическим полями. Так как электроны легко разгоняются до субсветовых скоростей,
то кольца электронов могут вращаться с субсветовыми линейными скоростями и
поэтому способны запасать колоссальные количества энергии.
При этом возникают две проблемы. Первая –
заставить электроны двигаться по неизлучающим квантованным орбитам. И вторая –
достичь высоких плотностей электронного потока.
Устройства, создающие потоки электронов,
движущихся по круговым орбитам, существуют. Это различного рода циклические
ускорители электронов и магнетроны.
Циклические ускорители конструктивно приспособлены для разгона потока
электронов малой плотности. Принцип образования вращающегося кольца электронов
большой плотности реализован в магнетронах. Имеется опыт создания магнетронов
мощностью до 5-х мегаватт в импульсе и до 120-150 квт. в постоянном режиме
излучения.
Термин «магнетрон» был введён
американским физиком А. Халлом (A. Hull)
в 1921году. Генерирование электромагнитных колебаний посредством
магнетрона впервые открыл и запатентовал в 1924 чехословацкий физик А. Жачек.
Задача увеличения выходной мощности генерируемых колебаний была решена в
1936—1937 советскими инженерами Н. Ф. Алексеевым и Д. Е. Маляровым. Они
увеличили мощность магнетрона на 2 порядка, применив в качестве анода массивный
медный блок, содержащий ряд резонаторов. В магнетронах применяют катод, имеющий
форму полого цилиндра, внутри которого располагается подогреватель.
Катодно-анодный блок размещен между полюсами электромагнита. В магнетроне на
электроны, движущиеся в пространстве между катодом и анодным блоком, действуют
3 поля: постоянное электрическое поле, постоянное магнитное поле и
электрическое поле СВЧ (резонаторной системы). При перемещении электронов в
радиальном направлении (от катода к аноду) энергия источника анодного
напряжения преобразуется в кинетическую энергию электронов. Под влиянием
постоянного магнитного поля, направленного по оси катода (перпендикулярно
постоянному электрическому полю), электроны изменяют направление движения: их
радиальная скорость переходит в тангенциальную, перпендикулярную радиальной. За
счет этого происходит образование вращающегося облака электронов.
Из релятивистской
теории поля известно, что при скоростях движения заряженных частиц,
приближающимся к световым, напряженность
их собственного поля в направлении
параллельном направлению движения напряженность поля уменьшается по зависимости
ЕII = e(1-V2/C2)/R2. (Л.Д. Ландау, Е.М. Лившиц Теория поля, М.,
Главная ред. физ-мат. литературы, 1988 г.). «Можно сказать наглядно, что
электрическое поле движущегося заряда как бы сплющивается по направлению
движения». И далее «...Электрическое поле быстро движущегося заряда, на
заданном расстоянии от него, заметно отлично от нуля лишь в узком интервале
углов вблизи экваториальной плоскости… (стр. 129-130)».
В
быстровращающемся кольце электронов их поля как бы сплющиваются в диски, а это
позволяет избежать взаимного электростатического отталкивания электронов во
вращающихся электронных структурах и достичь высокой плотности потока
электронов в них в направлении движения электронов. Возникающее собственное
магнитное поле кольца при высокой плотности приводит к возникновению
пинч-эффекта (см. Арцимович Л.А. Элементарная физика плазмы, 3. изд. М. 1969
г.), которое сжимает тело электронного кольца в радиальном направлении. В
упорядоченных электронных кольцевых структурах существующих в вакууме, в пинчах
не действует соотношение Беннета, так как там нет плазмы и хаотического
движения частиц, есть только упорядоченное. Это позволяет обеспечить очень
высокие плотности потока электронов, сопоставимые и даже превышающие плотности
электронов в металлах.
Сущность способа
В отличие от известных способов,
заключающихся в том, что вращают электрически не заряженный объект, заявляемый
способ отличается следующими признаками:
По пункту 1 формулы:
1. Создают вращающееся кольцо заряженных
частиц только одного знака, например, состоящее только из электронов или только
из протонов и удерживают его в устройстве, используя или бегущее или изменяющееся или постоянное
магнитное и (или) электрическое поле, источник которого связан с корпусом
аккумулятора, действуя им на магнитное или электрическое поле кольца
2. Количество энергии, запасаемой в кольце
электронов изменяют путем изменения скорости вращения кольца заряженных частиц,
изменения его плотности и(или) размеров.
3. Количество энергии, отбираемой от кольца
электронов изменяют путем уменьшения скорости вращения кольца заряженных
частиц, уменьшения его плотности и(или) размеров.
Все признаки, перечисленные в
п.1 являются новыми, они и их
совокупность ранее не применялась для аккумулирования электрической энергии.
2. По зависимому пункту 2
формулы способ отличается следующими
признаками
Вращающееся кольцо электронов создают
следующим путем:
1. В герметичной камере эмитируют заряженные
частицы.
2. Разгоняют заряженные частицы с помощью
электронных пушек или иным способом.
3. Направляют заряженные частицы со
стороны внешней окружности камеры
радиально или тангенциально к центру.
4. Внутри камеры создают отклоняющее
магнитное поле, сконфигурированное и ориентированное так, чтобы оно закручивало
заряженные частицы по спирали или по окружности и удерживало вращающееся кольцо
заряженных частиц внутри камеры.
5. Внутри камеры создают или не создают
радиальное электрическое поле, дополнительно ускоряющее заряженные частицы и
удерживающее кольцо заряженных частиц внутри камеры.
Признаки 1,2,4 и 5 известны и
используются в магнетронах и ускорителях заряженных частиц. Однако для цели аккумулирования
энергии они используются впервые. Пункт 3 является новым. Совокупность
признаков и порядок выполнения действий по ним являются новыми и дают эффект
образования кольца заряженных частиц, в данном случае, конкретно, электронов
или протонов.
3. По зависимому пункту 3
формулы способ отличается следующим
новым признаком, не используемым ранее ни в каких устройствах, в том числе и
для антигравитации.
1. Количество запасаемой и
отбираемой аккумулятором энергии изменяют путем изменения скорости вращения
кольца заряженных частиц, его плотности и размеров, которые осуществляют путем
изменения напряженности отклоняющего магнитного поля, напряженности радиального
электрического поля, скорости и плотности потоков заряженных частиц,
генерируемых их источниками или ускорителями, и угла направления подлета
потоков частиц к вращающемуся кольцу заряженных частиц, причем изменяют или
один или несколько параметров сразу».
Новая последовательность
действий позволяет управлять аккумулятором, использующим заявляемый способ
накопления энергии.
Сущность устройства
В отличие от известных
аккумуляторов, использующих инерционный способ накопления энергии и содержащие
корпус, внутри которого размещены вращающийся накопитель энергии и герметичная камера цилиндрической,
конусовидной, эллисоидной или иной формы,
заявляемое устройство отличается следующими признаками:
По пункту 4:
Признак 3 известен из устройства
магнетронов, но в аккумуляторах энергии не применялись. Признаки 1, 2, 4 и 5
являются новыми. Совокупность признаков 1-5 является новой и дает технический
эффект, заключающийся в осуществлении способа по п.1, создании кольца
заряженных частиц, использующегося для аккумулирования энергии.
По пункту 5:
1. Отклоняющие соленоиды (катушки,
электромагниты) имеют цилиндрическую или коническую или иную форму
2. Отклоняющие соленоиды установлены на
торцевых сторонах камеры сверху и снизу и подключены к источнику питания так,
чтобы полюс магнитного поля верхнего соленоида (катушки, электромагнита)
обращенный к кольцу заряженных частиц был противоположен верхнему полюсу
нижнего соленоида (катушки, электромагнита) также обращенного к кольцу
заряженных частиц.
Признаки 1 и 2 зависимого
пункта 5 в принципе известны, но в аккумуляторах энергии не применялись.
Совокупность признаков является новой.
По пункту 6.
1. Удерживающие и фокусирующие соленоиды (катушки,
электромагниты) установлены на верхней и
нижней торцевой поверхности камеры напротив кольца заряженных частиц
2. Удерживающие и фокусирующие соленоиды (катушки,
электромагниты) установлены с
возможностью взаимного перекрытия или без него
3. Удерживающие и фокусирующие соленоиды (катушки,
электромагниты) подключены к источнику питания так, чтобы их поля, направленные
на вращающееся кольцо заряженных частиц,
создавали силу отталкивания или притяжения в зависимости от управляющих
сигналов системы управления
4. Удерживающие и фокусирующие соленоиды (катушки,
электромагниты) подключены к источнику питания так, чтобы их поля, направленные
на вращающееся кольцо заряженных частиц,
создавали либо бегущее, либо изменяющееся магнитное поле.
Все признаки этого пункта и
их совокупность являются новыми и дают эффект, заключающийся в возможности
управления аккумулятором энергии, по п.6.
По пункту 7.
Камера аккумулятора
энергии и ее соленоиды (катушки, электромагниты)
1. Окружены ферромагнитным экраном,
1.1. - выполненным из ферромагнитного металла
1.2. - выполненным из ферромагнитной керамики
1.3.- выполненным из ферромагнитного пластика
2. Окружены биологическим защитным экраном,
поглощающим электромагнитное излучение и
иное вредное для здоровья излучение.
Пункты 1 и 2 в принципе
известны, но для аккумуляторов энергии по п.4 применяются впервые, т.е являются новыми.
Признак по п.1.2. является новым. Ферромагнитные пластики уже созданы, но
обладают пока еще неудовлетворительными для многих приложений характеристикам.
В будущем, они займут достойное место в производстве разных видов
ферромагнитных изделий.
Признаки по пункту 8 «Соленоиды
(катушки, электромагниты) полностью или частично выполнены из сверхпроводящих
материалов и (или) легких проводящих металлов или сплавов» для аккумуляторов
энергии по п.4 являются новыми.
5. Краткое
описание чертежей
На фиг.
1 показано устройство аккумулятора энергии для реализации заявляемого способа с
движением электронов к центру камеры.
На
фиг.2. показан вид сверху рабочей камеры аккумулятора по фиг.1. с кольцом
электронов.
На
фиг.3 показаны отклоняющие катушки аккумулятора
На
фиг.4 показаны удерживающие и фокусирующие катушки аккумулятора, а) все катушки
в сборе, в) одна катушка, с) две катушки, наложенные со смещением.
На фиг.
5 показан отбор мощности от аккумулятора при уменьшении скорости вращения
кольца с движением электронов к центру
камеры.
6. Осуществление изобретения (как может быть осуществлено
изобретение путем приведения примеров)
Устройства,
показанные на фиг.1-5 состоят из герметичной кольцевой камеры 1 покрытой внутри
слоем керамического изолятора 2. Внутри камеры поддерживается глубокий вакуум.
В верхней и нижней части камеры 1 установлены отклоняющие катушки 3, закрытые сверху
биологической защитой в виде магнитопровода и экрана электромагнитных излучений
(ЭМИ) 4. Фокусирующие и удерживающие катушки 5 размещены над отклоняющими
катушками 3.
На фигурах
1 и 2 центральный электрод 6 выполняет функции анода и расположен в центре
кольцевой камеры 1. Источники и ускорители электронов в виде электронных пушек
накачки 7 размещены на внешней окружности кольцевой камеры 1.
Облако
электронов 8, возникает при работе установки между центральным электродом 6 и кольцевым
электродом 9. На всех фигурах графического изображения показаны: траектория электронов 10 в электронном облаке
(или кольце) 8, направление
электрического поля 11.
Способ и устройство, для
осуществления способа целесообразно описывать совместно.
Способ осуществляется, а устройство
работает следующим образом. На отклоняющие катушки 3 подается ток, создающий
магнитное поле внутри камеры 1 (на рисунке направленное по вертикальной оси аккумулятора).
Катушки расположены под углом к оси аккумулятора, создавая магнитное поле,
напряженность которого уменьшается по мере приближения к центру аккумулятора.
Источники электронов 7,
например, в виде мощных электронных пушек, эмитируют и разгоняют электроны и
направляют их к центру камеры 1 радиально
или тангенциально. Разгон электронов осуществляется в два этапа.
Генерирование потока и предварительный разгон электронов осуществляется с
помощью электронных пушек 7, а последующий разгон с помощью радиального
электрического поля в цилиндрической камере 1, в центре которой размещен
положительно заряженный электрод 6, а по окружности отрицательно заряженный
кольцевой электрод 9. Естественно, внутреннее пространство этой конструкции
должно быть электрически изолировано, например, керамическим материалом 2 и
тщательно вакуумировано.
Магнитное поле, созданное
отклоняющими катушками 3 закручивает электроны вокруг центрального электрода 6. В этих условиях электроны должны
двигаться по спиральной траектории 13.
Затем, соотношение между
напряженностью магнитного и электрического полей и положительным напряжением на
центральном электроде 6 устанавливают таким, чтобы образовалось электронное
кольцо растущей плотности. Т.е. электроны не должны достигать анода 6, а должны
вращаться по кольцевой траектории, создавая электронное кольцо 8. При правильно
подобранном режиме, кольцо 8 будет экранировать отрицательное поле электрода 9,
отталкиваясь от него и сжимаясь к центру. Поэтому эмитируемые электроны должны
быть достаточно ускорены, чтобы преодолеть сопротивление электронного кольца и
влетать в него при росте концентрации электронов в нем. Дополнительное сжатие кольца
осуществляет конфигурация магнитного поля катушек 3, напряженность которого
должна уменьшаться по мере приближения к центру аккумулятора. При движении
электронов по кольцу центробежная сила, действующая на них, будет стремиться
преодолеть действие магнитного и электрического полей. Она отбрасывает
электроны от центрального электрода и заставляет их двигаться по круговым
орбитам.
При достижении определенного
порогового значения плотности заряда, магнитное поле электронного кольца должно
стать настолько сильным, чтобы возник пинч-эффект (сужение разряда). Магнитному
сжатию кольца токового канала кольца будут препятствовать силы электростатического
отталкивания электронов, поэтому важно на начальном этапе формирования кольца
обеспечить его сжатие внешним магнитным
и электрическим полями. При достижении пинч-эффекта в кольце оно должно
стать стабильным. Если этот эффект не будет получен, то существование
электронного кольца необходимо будет поддерживать, подпитывая его электронами
из пушек 7.
Такая конструкция будет
полностью имитировать процесс вращения электронов по орбите простейшего атома.
Электроны притягиваются электрическим полем центрального положительно
заряженного электрода, но не могут упасть на него, так как их скорость такова,
что центробежные силы удерживают электроны на стационарной орбите. Так как
электроны при движении по стационарным квантованным круговым орбитам не излучают
электромагнитной энергии, то кольцо должно быть стабильным, а энергия будет
расходоваться только на его формирование. Электроны кольца через некоторое
время работы устройства расположатся по квантованным орбитам и перестанут
излучать.
Чтобы удержать кольцо в
центре камеры используются фокусирующие и удерживающие электромагнитные катушки
5, создающие магнитное поле, которое будет отталкивать кольцо электронов 8 в
нужном направлении. Учитывая, что кольцо электронов 8 будет обладать мощным
гироскопическим эффектом, управляющие катушки должны быть расположены с
взаимным перекрытием (см. фиг. 4 а, b и c)
так, чтобы можно было создавать управляющее магнитное поле бегущее вдоль окружности кольца с
частотой его прецессии. Управляя бегущим
магнитным полем катушек 5, можно будет
осуществить ориентацию кольца в нужном направлении.
Для снятия мощности с кольца
достаточно уменьшить его плотность, радиус или скорость электронов в кольце.
Радиус кольца и скорость электронов можно менять путем изменения разности потенциалов,
подаваемых на коаксиальные электроды устройства, либо другим путем. Для этого
можно использовать изменение магнитного поля отклоняющих электромагнитов и
электронные пушки накачки. При этом электроны будут поступать на центральные
электроды 6 аккумулятора, как показано на фиг.5, и использоваться для питания
необходимых устройств.
.Технический результат
Преимуществом
заявляемого изобретения является возможность осуществлять аккумулирование
исключительно больших объемов электрической энергии.
Устройства
могут обладать как очень малой, так и гигантской емкостью. Могут иметь как
большие, так и маленькие размеры. При этом они не содержат токсичных материалов.
В таблице 1 приведены результаты расчета
кинетической энергии кольца электронов в электродинамическом аккумуляторе.
Расчет кинетической энергии разогнанного
кольца электронов
Таблица 1
|
№ пп |
Диаметры кольца |
Масса электронов |
Момент инерции |
Напряжение |
Скорость электронов |
Угловая скорость |
Энергия кольца |
|
|
м/м |
кг |
кг*м2 |
Кв |
м/с |
1/с |
Мдж |
|
1 |
0,1/0,001 |
6,0E-08 |
1,49E-09 |
10 |
5,85E+07 |
186211283 |
25,9 |
|
2 |
0,4/0,01 |
2,4E-05 |
9,57E-06 |
50 |
1,24E+08 |
98437332 |
4,64E+04 |
|
3 |
5,0/0,1 |
0,09 |
5,53 |
1000 |
2,82E+08 |
17959043 |
8,91E+08 |
|
4 |
50,0/1,0 |
88,5 |
552592,5 |
1000 |
2,82E+08 |
1795904 |
8,91E+11 |
|
5 |
50,0/1,0 |
88,5 |
3845912 |
10000 |
2,99E+08 |
1906039 |
6,99E+12 |
В
таблице показаны емкости аккумуляторов с кольцами диаметром от 0.1 до 50 метров
и диаметром сечения кольца от 1 мм до 1 метра. Как видно из таблицы,
возможности этих аккумуляторов растут с увеличением размеров. Если самый маленький
аккумулятор диаметром кольца в 100 мм способен аккумулировать до 25 Мдж
энергии, то возможности относительно небольшого по размерам (по сравнению с
размерами электростанций) электродинамического аккумулятора №5 просто поражают.
Для сравнения. В 1972 г. в СССР было произведено 975 млрд. киловатт часов
электроэнергии что эквивалентно 3,51E+12 Мдж. Количество энергии, которое может
быть аккумулировано в аккумуляторе №5 превосходит это количество энергии почти
в два раза 6,99E+12 Мдж!
Причем, диаметр кольца этого аккумулятора составит всего 50 метров, а диаметр
сечения тела кольца всего 1 м. (При расчете учитывалось релятивистское
изменение массы электронов. При этом считалось, что достигнута такая же
плотность электронов в кольце, как в меди.) Но ведь можно достичь и еще больших
плотностей потока и сделать аккумуляторы еще больше диаметром. Тогда можно
будет создавать аккумуляторы, способные аккумулировать практически любое вообразимое
количество энергии.
Интересная
особенность электродинамических аккумуляторов заключается в том, что
электронное кольцо, по всей вероятности, может быть очень стабильным, точно так
же, как стабильно движение электрона вокруг ядра атома. И поэтому кольца
электронов можно будет просто «штамповать» в специальных аккумуляторах, а затем
устанавливать в другие устройства, как батареи неограниченно высокой емкости.
Возможно, что с развитием этого типа аккумуляторов станет выгоднее перевозить энергию в кольцах, чем
передавать ее по проводам.
Другой
особенностью электродинамических аккумуляторов является возможность очень
быстро отдавать свою энергию, практически так же, как и в конденсаторе. Сила
тока, отдаваемая аккумулятором, будет ограничена только проводимостью
принимающих анодов и подводящих проводников.
Предлагаемая
конструкция осуществима на современном уровне развития техники. Она не содержит
движущихся, быстро вращающихся крупноразмерных или сильно нагревающихся частей,
плазмы и т.п. экзотики. Здесь все просто и имеет работающие аналоги в виде
магнетронов, где давно достигнуты мощности в десятки мегаватт. Очевидно, что
применение аккумуляторов нового типа будет очень эффективно и в современной
структуре энергосистем. Появляется возможность создавать аккумуляторы,
способные аккумулировать энергию десятков электростанций в течение неактивного
времени потребления электроэнергии. Это
время может измеряться часами, сутками и даже сезонами. Например,
аккумулируя энергию гидроэлектростанции типа Братской ГЭС в течение сезона
полноводья, такие аккумуляторы могут отдавать энергию в течение нескольких
месяцев маловодного, например, зимнего
периода. Не потребуется бесполезно сбрасывать запасы воды во время половодья.
Это позволит резко поднять производительность и эффективность каскадов ГЭС в
целом. Другим преимуществом является возможность транспортирования таких
аккумуляторов вместе с запасенной энергией на большие расстояния, тем самым
можно исключить необходимость применения мощных и дорогостоящих линий ЛЭП.
Экономический эффект от внедрения таких аккумуляторов
может составить миллиарды долларов в год.