Основная идея состоит в том, что здание (дом, предприятие и т. д.) будет стоять на таком фундаменте, который позволит ему подняться в воздух (ненамного, я думаю, максимум на несколько дюймов) для хранения энергия, которая создается возобновляемым источником. Здание будет медленно и очень быстро подниматься по мере создания энергии. Когда энергия должна быть использована, ее затем опускают и используют маховик или другой метод для питания генератора и преобразования энергии в электричество.
Возможно ли это при современных технологиях? Какие причины могут помешать этому быть возможным/практичным (деньги, материалы, дизайн, законность и т. д.)?
Мы провели эксперименты с накоплением гравитационной энергии с использованием поездов, загруженных камнями , на юго-западе США.
Я вижу несколько недостатков вашего предложения.
Вам нужно будет сделать все ваши инженерные соединения достаточно гибкими, чтобы справиться с этим изменением высоты.
Последний шаг в дом теперь будет другим, и люди будут неправильно оценивать расстояние, падать и ломать кости.
Что, если один угол здания застрянет в верхнем положении, а другие углы опустятся? Теперь все криво.
Все это вверх и вниз означает, что что-то рано или поздно изнашивается, а затем ломается. Ремонт фундамента здания — тяжелая, дорогая и разрушительная работа.
Я не думаю, что вы получите достаточно работы от системы, чтобы оправдать производство и обслуживание всех механических частей для этого. Подъем 20 тонн на 6 дюймов (15 см) дает вам потенциальную энергию 7,4 ватт-часа. Не КИЛОВАТТ-часы, а Ватт-часы. Этого достаточно только для того, чтобы действительно эффективная светодиодная лампочка работала пару часов.
Эта идея представляет собой применение Compress Air Energy Storage . CAES предлагает разумный метод хранения энергии, но идея использования зданий для обеспечения веса связана с проблемами, которые были бы далеко не идеальными.
Короче говоря, дом весит слишком мало. Решения, связанные с шахтами, обычно хранят воздух при давлении до 1100 фунтов на квадратный дюйм. Для сравнения, земля, на которой стоит дом, обычно имеет максимальное опорное давление 43,51 фунтов на квадратный дюйм (300 кН/м^2). Это представляет собой огромное несоответствие между мощностью и эффективностью. Строительство на скальной породе увеличило бы возможности, но логистика строительства камеры со сжатым воздухом поверх скальной породы и строительства большого здания на ее вершине была бы экстремальной.
В этой ситуации здание эффективно сидит на большом надувном воздушном шаре. Поскольку воздушный шар должен быть складным, это означает, что смещение нагрузки внутри здания будет влиять на то, какая сторона здания вдавливается дальше в воздушный шар. В худшем случае (что вполне реально) это может привести к катастрофе и опрокидыванию здания. В лучшем случае здание будет испытывать постоянную пересадку, которая разрушит фундамент и все жесткие элементы здания.
С таким зданием были бы другие логистические проблемы, такие как сантехника, электропроводка, транспортировка товаров и людей и т. д. Я думаю, что эти проблемы можно было бы преодолеть с некоторыми тщательными размышлениями, но стоимость установки узкоспециализированных решений значительно превысит любая потенциальная экономия средств, связанная с хранением энергии.
Стоимость строительства такого здания может быть высокой. Как правило, здания не двигаются, поэтому мы можем сделать некоторые предположения о том, какая структура необходима. Например, если ваша плита треснет, вам не нужно беспокоиться о том, что ваш дом упадет. Вам просто нужно беспокоиться о терминах.
Тем не менее, общая идея подъема вещей для получения энергии разумна. Аккумулирующие гидроэлектростанции используются в нескольких местах. В этой системе вы накапливаете энергию, перекачивая воду вверх по склону, а затем высвобождаете ее, позволяя насосу работать в обратном направлении и вырабатывая электричество. В районах, где нет удобного холма, были проведены исследования по хранению воды в контейнере, похожем на пластиковый пакет, и размещению этого контейнера под большим объемом песка. Песок легко найти, и по мере того, как вы накапливаете энергию, вы наполняете мешок, поднимая песок. Это похоже на ваше строительное решение. Единственная разница в том, что песок на самом деле не возражает против того, чтобы его поднимали вверх и вниз, в то время как подъем здания сопряжен со всевозможными проблемами.
Оба непрактичны и сохраняют на удивление мало энергии.
Сохраненная энергия выражается как m g h , где m — масса дома, h — высота, а g — ускорение свободного падения 9,8 м/с^2.
Из этого выражения видно, что если удвоить высоту, то можно получить ту же энергию с половиной массы. Давайте поработаем на примере:
250 метрических тонн — это приблизительная оценка веса дома, и вопрос заключается в том, чтобы поднять его примерно на 5 дюймов или 13 см. С этими числами мы получаем:
250 tons * 13 cm * 9.8 m/s^2 = 289 kiloJoule.
Этого достаточно, чтобы зажечь старомодную 60-ваттную лампочку в течение 1,3 часа:
60 watt * 1.3 hours = 281 kiloJoule
Как насчет альтернативных методов? Стандартная водонапорная башня имеет высоту около 40 метров. Чтобы получить такую же потенциальную энергию в воде, вам понадобится:
0.8 tons * 40 m * 9.8 m/s^2 = 284 kilo Joule.
0,8 тонны воды — это 726 литров, что равно объему куба со стороной 90 см (35 дюймов). Это скорее водная «мачта», чем «вышка». Гораздо проще, чем поднять дом, но все равно требует совсем немного энергии.
Вывод: мы думаем о «подъеме дома» как о гигантском усилии, но приготовление ужина требует больше энергии!
было бы возможно
Я уверен, что это было бы возможно, но вы должны спросить: « Почему мы должны использовать этот метод вместо гидронасоса ? ».
На самом деле единственная причина этого заключается в том, что поблизости нет другой воды/материала/вещества, которое вы могли бы использовать для хранения гравитационной потенциальной энергии.
Единственная причина, которую я вижу для этого, это Экуменополис . Итак, отвечая на ваши вопросы
Возможно ли это при современных технологиях? Какие причины могут помешать этому быть возможным/практичным (деньги, материалы, дизайн, законность и т. д.)?
Я бы сказал, что единственное, что останавливает это, это тот факт, что есть более приятные, безопасные и простые варианты для тех из нас, кто живет на планете Земля. Если бы вы жили в Экуменополисе, то это вполне могло бы быть жизнеспособным решением для хранения энергии.
Это было бы возможно, но бессмысленно.
Дома имеют относительно низкую плотность, но могут иметь чувствительную структурную целостность, поэтому вам нужно будет разумно разместить опоры, чтобы их фундамент не прогнулся и не рухнул под весом. Они также связаны с землей множеством труб и кабелей, включая воду, газ, электричество и интернет.
Так что гораздо практичнее использовать воду для хранения энергии на основе гравитации, которая является уже существующей технологией.
Да, мы можем - мы просто должны мыслить масштабно, масштабно, масштабно !
Как уже указывалось в других ответах, подъем маленького дома всего на несколько дюймов или около того позволяет сэкономить лишь очень ограниченное количество энергии. Так что думайте шире, не идите на дома, идите на целый город. Gravity Storage компании Heindl уже разобрался с этим для нас.
Фундаментальная идея гидравлического накопителя потенциальной энергии основана на гидравлическом подъеме очень крупного массива горных пород с помощью водяных насосов. Масса горных пород приобретает потенциальную энергию и может высвобождать эту энергию, когда вода, находящаяся под давлением, выбрасывается обратно через турбину.
Решающая переменная при таком накопителе энергии заключается в его емкости. Если для Гравитационного накопителя выбран поршень с радиусом r и длиной l=2r, то поршень можно поднять на высоту h=r. Высота h=r вытекает из соображений, что уплотнение должно располагаться несколько выше центра тяжести, то есть на расстоянии r от дна цилиндра, чтобы цилиндр был гидростатически устойчивым во время плавания.
Накопительная емкость E определяется плотностью ρr породы и плотностью ρw воды, а также ускорением свободного падения g:
E = (2ρr - 3/2ρw)πgr^4
Ключ r к четвертому здесь. Чем больше радиус поршня, тем абсурдно выше становится вместимость (удвоить радиус, увеличить вместимость в 16 раз)... и в то же время ожидается, что усилия по строительству возрастут только при меньшей мощности радиуса.
Это имеет два важных следствия. Во-первых, за счет удвоения радиуса емкость хранилища может увеличиться в 16 раз, а во-вторых, затраты на строительство увеличиваются примерно на квадрат радиуса. Следовательно, в силу геометрических правил относительная стоимость единицы энергии уменьшается пропорционально 1/r².
Несколько ГВтч для диаметров в несколько сотен метров легко достижимы.
Бонус: вы также получите прекрасную туристическую достопримечательность.
r«несколько сотен метров». Это означает, что цилиндр высотой 2 х «несколько сотен метров» должен быть вырезан из скалы… цельным куском… с зазором под ним для перекачки воды… и размер выреза не может быть слишком большим, так как же вы собираетесь поместить все это оборудование под цилиндр?Поскольку цель состоит в том, чтобы создавать энергию, я предполагаю, что маховик предназначен для подключения к электрическому генератору. Использование маховика означает, что ось будет создавать сопротивление в точках соединения, удерживающих маховик на месте. Как насчет того, чтобы вместо этого генерировать электричество, используя магнетизм, непосредственно на полюсах, по которым скатывается дом? (Кстати, если кто-то действительно разработает это, я хочу получить кредит)
Электричество можно получить, перемещая металл мимо магнита. Вот как работает генератор... магнитное колесо вращается вокруг металлического корпуса (или наоборот), и магнитное поле заставляет металлический корпус генерировать электричество.
В моей идее, когда магнитное основание дома скользит по металлическим стержням, оно будет генерировать электричество на металлических стержнях. Устранив сопротивление маховика, вы избавитесь от движущихся частей, которые могут быстро изнашиваться, а также устраните источник напрасной траты энергии. В качестве дополнительного преимущества, поскольку дом возвращается в верхнее положение, он также будет генерировать электричество.
пользователь 25818
Даррен Х
Анци
Полигном
Ганима
ПлазмаHH
Программист
рынок
Программист
рынок