Una de las mejores ventajas de los vehículos eléctricos e híbridos es que la energía no se desperdicia por completo cuando es necesario frenar. Al usar un motor eléctrico como generador, puede reducir la velocidad de un vehículo y poner parte de esa energía cinética en un paquete de baterías para poder usarlo nuevamente más tarde. Claro, hay pérdidas de conversión tanto en la batería como en las ruedas, por lo que no recupera mucho más de la mitad de la energía, pero un vehículo ICE convierte toda esa energía en calor, que se disipa. dentro del Aire.
Las bicicletas eléctricas, los scooters y otras opciones de micromovilidad también pueden hacer un frenado regenerativo. Esto es excelente para obtener un mejor alcance y hacer menos trabajos de frenado, como en un automóvil.
Pero, ¿se puede hacer esto sin baterías y motores eléctricos? ¿Puede almacenar energía para su uso posterior? Resulta que puedes, y este tipo construyó una bicicleta que lo hace.
Lo que construyó a menudo se llama Sistema de recuperación de energía cinética, o KERS, y si está familiarizado con las carreras de Fórmula Uno, es posible que haya oído hablar de esto.
En lugar de tomar energía mecánica, convertirla en energía eléctrica y luego usarla para cargar una batería (que luego se convierte en energía química), este tipo de sistemas KERS usan un volante para almacenar la energía cinética. Para aquellos familiarizados con ICE, la mayoría de los motores ya usan un volante para suavizar la entrega de potencia de un motor almacenando energía en un disco giratorio en la parte delantera del motor entre los tiempos en que empuja un pistón, por lo que es una tecnología establecida.
Usando un embrague o CVT, los engranajes pueden tomar potencia de las ruedas y usarla para hacer girar un volante que no está conectado directamente al motor de un vehículo. Esto agrega resistencia a la rueda del vehículo y frena el vehículo sin simplemente poner toda esa energía en el aire como calor, como lo hacen los frenos de fricción.
Al usar cojinetes de baja fricción y hacer que el volante gire a más de 60,000 RPM, un sistema KERS automotriz puede retener energía por un tiempo y permitir que se use más tarde para una rápida explosión de potencia. Si se usa en la calle, un vehículo ICE podría usar esta tecnología para ahorrar combustible de la misma manera que lo hace un híbrido.
¿Por qué no vemos esto usado en vehículos de calle?
Sin embargo, los sistemas mecánicos como este no se han implementado ampliamente. Más allá de los proyectos de investigación de las empresas automotrices, solo algunos autobuses británicos han utilizado el sistema en las calles. ¿Por qué? Porque es caro, agrega partes mecánicas, y si algo sale mal mecánicamente con algo girando a tan altas RPM (más de 60,000), podría ser como una granada estallando. Por estas razones, y el hecho de que la electrificación automotriz es el camino principal a seguir, tiene sentido usar baterías para almacenar energía en lugar de usarlas.
Sin embargo, para algo pequeño como una bicicleta, tenía sentido experimentar con el sistema. Las energías involucradas son muy bajas (no hay riesgo de que algo explote como una granada al lado de la entrepierna), y el uso de una bicicleta mecánica no contamina como lo hace un vehículo ICE. Obtener un poco más de potencia durante la aceleración o para subir una colina sería bueno para las bicicletas sin motor eléctrico, ¿verdad?
Realmente no funcionó tan bien para la bicicleta
Incluso en este caso, no funcionó tan bien para el tipo del video.
La idea era sólida. Tenía algunos engranajes de polea que podían extraer potencia de la rueda trasera y usarla para hacer girar un disco de acero, y usaba un freno de bicicleta para actuar como un embrague para transferir la energía sin necesidad de un engranaje CV (continuamente variable) de algún tipo. Cuando quisiera detenerse, podía tirar de la palanca de freno como una palanca de freno normal, y comenzaría a transferir energía al disco. Cuando quisiera volver a tener energía, podría volver a conectar el disco a los engranajes con su freno / embrague y comenzaría a empujar la bicicleta hacia adelante.
El problema es que las velocidades involucradas no fueron suficientes para obtener un buen almacenamiento de energía. El volante rápidamente robaría a la bicicleta la energía suficiente para girar, y luego no podría girar más rápido que la bicicleta, por lo que dejó de frenar la bicicleta. Si usara los pedales para cargar el volante, podría almacenar más energía, pero eso es una especie de desperdicio en este caso.
Es una buena forma de ver cómo funciona este tipo de sistema de almacenamiento de energía, aunque no sea práctico.
Sigue siendo un buen potencial para el almacenamiento de energía estacionaria sin baterías
A un volante mecánico no le importa qué tipo de energía hace que gire. Tú podrías usar cohetes como lo hizo Adam Savage con su proyecto Panjandrum. Puede utilizar la energía cinética de un vehículo en movimiento para hacer girar un volante. También puede utilizar un motor eléctrico para hacer girar un volante.
Esto es algo con lo que Adam Savage también experimentó antes de usar cohetes:
Para probar los volantes, el equipo de Adam usó un motor eléctrico de 72 voltios para hacerlos girar. Debido a que pesan 450 libras cada uno, estos enormes volantes terminaron siendo capaces de almacenar MUCHA energía incluso a 300 RPM, aproximadamente un tercio de su velocidad objetivo.
El mismo tipo que construyó la bicicleta con volante decidió ver si podía usar un volante en lugar de baterías para almacenar energía, y tuvo una gran idea para reducir la fricción.
Mediante el uso de la levitación magnética, las pérdidas por fricción eran muy bajas, y configuró un alternador para que lo hiciera girar el volante levitando. En un momento, usó un taladro eléctrico para hacer girar todo el volante hacia arriba, produciendo un voltaje significativo.
Para el almacenamiento estacionario, varias empresas, así como la NASA, están trabajando en la comercialización de la tecnología porque tiene importantes ventajas sobre las baterías. No solo tendría una mayor longevidad que las baterías de litio, sino que también tendría menos problemas de contaminación y eliminación al final de su vida útil. Por esas razones, tiene mucho sentido experimentar con volantes.
Por otro lado, una falla mecánica de dicho sistema, asumiendo que es lo suficientemente grande para alimentar algo como su hogar, podría ser catastrófico. Un sistema basado en un vehículo pequeño podría almacenar suficiente energía para ser como una granada de mano en caso de que falle. Un sistema doméstico diseñado para encender un generador y alimentar todo en su hogar durante toda la noche podría ser como si estallara una bomba que también envíe metralla a las casas de sus vecinos. Para un volante lo suficientemente grande para el almacenamiento de servicios públicos, estás hablando de un daño grave en caso de que funcione mal.
Por esta razón, debe haber un blindaje bastante fuerte alrededor de un volante de almacenamiento de energía, o debe almacenarse bajo tierra donde no lastime a nadie si “granadas”.
Claramente, la tecnología tiene un gran potencial, pero necesita un trabajo serio para estar lista para el horario de máxima audiencia.
Imagen destacada: captura de pantalla de este video, que muestra un sistema de almacenamiento de energía por volante.
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