Magazynowanie energii mechanicznej

Energia mechaniczna może być przechowywana w każdej postaci.

Przykłady:

  • Energia potencjalna sprężystości jest uwięziona w nakręconej sprężynie zegara mechanicznego. Uwalnia się stopniowo wprawiając w ruch wskazówki.
  • Energia potencjalna pola grawitacyjnego może być w dużych ilościach przechowywana np. w zbiornikach elektrowni pompowo-szczytowych. Gdy w sieci energetycznej występuje nadwyżka mocy[i], wówczas woda jest pompowana do wysoko położonego zbiornika. Gdy rośnie zapotrzebowanie na energię elektryczną, wtedy uruchamiane są generatory napędzane turbinami wykorzystującymi energię spadającej wody.

nic
   

 

  • Energia kinetyczna ruchu obrotowego jest krótkotrwale przechowywana w kole zamachowym, które znalazło zastosowanie w wielu urządzeniach, m.in. w napędach samochodowych.
    • Silnik spalinowy wytwarza moment siły tylko w niektórych cyklach swojej pracy, co jest przyczyną nierównomiernej pracy silnika i wibracji pojazdu. Koło zamachowe podtrzymując ruch w jałowych etapach cyklu powoduje bardziej płynną pracę silnika i zmniejszenie drgań. Ilość gromadzonej energii zależy od prędkości kątowej \omega od masy i kształtu koła zamachowego, zgodnie ze wzorem

 {E_{Ko}} = \frac{{I{\omega ^2}}}{2}

gdzie I jest momentem bezwładności koła. Dla prędkości kątowej istnieją ograniczenia ze względu na wytrzymałość materiałów i rosnące siły oporu. Z kolei moment bezwładności dla danej masy jest tym większy im więcej masy jest jak najbardziej oddalonej od osi obrotu. I tak dla jednorodnej tarczy I = \frac{1}{2}m{r^2} a dla masy skupionej tylko na obwodzie I = m{r^2}.

    • Koło zamachowe w stacjonarnym rowerze treningowym symuluje bezwładność rowerzysty podczas jazdy.

 

 

Typowe kształty kół zamachowych. Widać zredukowaną część masy blisko osi mającą mały wpływ na moment bezwładności i ilość przechowywanej energii.


[i] Która może być wręcz groźna dla systemu energetycznego i linii przesyłowych.