Можно ли использовать водяной вихрь (водоворот) для эффективного накопления энергии?

Либо большой замкнутый цилиндр с водой, либо большой объем открытой воды (возможно, в океане) можно заставить сформировать вихрь, накачивая в него энергию. Водяной массив будет действовать как жидкая версия маховика, хранящего энергию. .

Если затем удалить входную энергию, будет ли вихрь продолжаться в течение значительного времени или он быстро потеряет всю свою энергию, нагревая воду? Будет ли накопление энергии в кинетической энергии вращения жидкости ужасно неэффективным по сравнению с гидроаккумулированием?

Для меня это не сильно отличается от перекачки энергии в колесо обозрения для ее хранения.
@Bzazz Ты думаешь о маховике? Колеса обозрения — это большие аттракционы в парке развлечений. Я не думаю, что они обычно используются для хранения энергии.
Я имел в виду колесо обозрения.
@Bzazz Где они используют колеса обозрения для хранения энергии?
Их нет, в том-то и дело.
@Bzazz О, хорошо. Я был немного сбит с толку, потому что я думаю, что колесо обозрения может, по крайней мере, иметь достойную рекуперацию энергии. Теоретически им нужно только преодолеть сопротивление и некоторое трение.
Обычный способ хранения энергии в океане состоит в том, чтобы построить дамбу и откачать воду; энергия восстанавливается, позволяя воде течь обратно через турбину. (Возможно, неудивительно, что это голландская идея. Трудно сделать гидроаккумулятор, когда у вас нет гор)
Маховики используются для краткосрочного хранения энергии, и я легко могу себе представить, что было бы дешевле сделать большую часть одного из них из воды, а не из металла.

Ответы (2)

Да, это было бы ужасно неэффективно по сравнению с гидронасосом или даже с обычным маховиком.

У вращающейся жидкости большая вязкость. Эта вязкость генерирует тепло и замедляет движение жидкости. Вы могли бы несколько компенсировать это, если бы контейнер для жидкости двигался вместе с самой жидкостью; но даже тогда я полагаю, что все равно будут значительные потери от внутренних вязких эффектов. Тогда у вас также будет то, что по сути является маховиком, заполненным жидкостью, и в этот момент вы должны спросить себя, почему вы не выбрали твердый материал с более высокой плотностью и, вероятно, с большей прочностью / стабильностью.

Преимущество насосной гидросистемы над этой вихревой системой заключается в том, что насосная гидросистема не требует постоянного движения. Он хранит энергию как потенциал, поэтому он теряет энергию из-за вязкости только тогда, когда перемещает жидкость в резервуары для хранения. Чем меньше вам нужно перемещать жидкость, тем меньше вы будете преобразовывать энергию в тепло за счет вязкости.

Это интересная идея, но я не думаю, что она будет практичной.

«Вы могли бы несколько компенсировать это, если бы контейнер для жидкости двигался вместе с самой жидкостью, но даже в этом случае, я полагаю, все равно будут значительные потери из-за внутренних вязких эффектов». Но раз вся жидкость покоится относительно сосуда, то потерь на вязкостные эффекты уже не будет, верно? (Предположим, что контейнер продолжает вращаться с постоянной скоростью.)
@TannerSwett С этой частью у меня так или иначе возникли проблемы в голове. Я понимаю, что вы говорите; но я не уверен, будет ли это когда-либо действительно так. В этом случае середина потока должна отставать, и будут потери, удерживающие его на одном уровне со стенками контейнера. Я почти уверен, что кривизна также вызовет вязкие потери.
Я думаю, что в системе отсчета контейнера кинетическая энергия воды должна уменьшаться до нуля. Пока вода все еще движется, она должна терять кинетическую энергию, а она никак не может получить кинетическую энергию, поскольку контейнер не движется в этой системе отсчета. Здравы ли мои рассуждения?
Или, если вам нужно использовать воду, почему бы просто не накачать воду куда-то высоко, а затем, когда вам нужно получить энергию обратно, используя падающую воду, чтобы вращать некоторые турбины.
@Shufflepants Это перекачиваемая гидросистема.
Вы можете заморозить воду. ;)

Как упоминалось другими авторами, вязкость воды быстро преобразует любую кинетическую энергию в тепло. Однако эффективное накопление энергии может быть достигнуто с помощью сверхтекучих жидкостей. Сверхтекучие жидкости связаны с конденсатом Бозе-Эйнштейна. (но они не всегда взаимозаменяемы) Их особое свойство - не иметь абсолютно никакой вязкости, поэтому водоворот сверхтекучести будет вращаться бесконечно. Основной проблемой при этом является требуемая криогенная температура. Гелий-4, например, требует температуры ниже 2,17 К для достижения сверхтекучести. Энергия, необходимая для создания и поддержания таких температур, может превышать количество накопленной энергии, что делает систему бесполезной. Сбор энергии может оказаться проблематичным. Поскольку вязкости нет, турбина не испытывает сопротивления. (точнее, очень небольшое сопротивление от остаточной вязкости)

Когда вы хотите извлечь энергию, вы можете дать ей подняться выше критической температуры. Очень странная идея, но забавная!
Интересная мысль, хотя это может усугубить проблему, так как теперь жидкость должна нагреваться и охлаждаться.
@DayriusTay Я предполагаю, что часть нагрева можно выполнить, остановив охлаждение. Критическая температура настолько низка, что вам придется беспокоиться только о том, как лучше всего подвергнуть ее воздействию более атмосферных условий.
Отсутствие вязкости не означает отсутствия сопротивления. Невязкая жидкость все еще может двигать турбину, потому что она имеет массу и инерцию, а изменение ее направления или ее остановка вызывает реакцию, которую можно использовать для извлечения энергии.
Я на самом деле не уверен, может ли быть водоворот в сверхтекучей жидкости?
@Pere Я не думаю, что это правильно: невязкая жидкость не будет двигать турбину, потому что, хотя она имеет массу и инерцию, турбина не меняет своего направления и не останавливает его. Насколько я понимаю, если струя сверхтекучей жидкости попадает на аэродинамический профиль (или любой объект), погруженный в сверхтекучую жидкость, то струя будет обтекать ее и продолжать движение с той же скоростью. См.: physics.stackexchange.com/questions/311069/…
Не уверен в этом - по крайней мере, для некоторых типов турбин. Если не задействована касательная сила, это может сработать. Например, если вы вставите вертикальную плоскость, полностью разделяющую сосуд, то жидкость изменит траекторию, и плоскости будет передан некоторый импульс. Однако у меня нет ни навыков, ни времени, чтобы вывести эту идею за пределы стадии догадок и доказать или опровергнуть ее.
Можно ли использовать водяной вихрь (водоворот) для эффективного накопления энергии?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v