头盔设计的主要目标继续阻止创伤性脑损伤。然而,实现了最佳的用户体验,包括适合性,舒适性,透气性,防水性和头盔可重复使用性等方面变得越来越重要。因此,设计具有多功能性能的头盔代表了这些安全设备的最新技术前沿。这项研究从特定物种的单细胞藻类的形态中汲取灵感,coscinodiscus sp。硅藻,设计一种能够复制其细胞结构和多功能性的仿生材料。与生物学对应物不同,合成材料专门设计为多发性头盔的内线,适用于城市运动和微型动力应用。该材料的架构是使用计算机辅助设计(CAD)工具建模的,并使用基于有限元元素建模和对3D打印的弹性样品进行的数值和准静态压缩测试来分析其吸收机械能的能力。然后,通过参数优化,其性能最大化。结果表明,设计的材料表现出与其他细胞材料(例如蜂窝)相当的能量吸收特征,同时提供了轻质,透气性和对大气剂的保护。关键字
第1章 概念介绍 简介:飞轮储能:飞轮储能是利用电动机带动飞轮高速旋转,将电能转化为机械能储存起来,在需要的时候,飞轮带动发电机发电。飞轮系统工作在高真空环境中,具有无摩擦损耗、风阻小、寿命长、不影响环境、免维护等特点,适用于电网调频、电能质量保障等,但也存在能量密度低、保证系统安全成本高等缺点,其优势不能小规模体现,目前主要用于电池系统的补充。 飞轮:飞轮储能是一种将电能以动能形式储存起来的智能方法,其技术思路是,需要储存的多余电能驱动电动机,电动机每分钟带动飞轮旋转数千转,将动能储存起来。飞轮由于被悬浮在带有磁铁和高效轴承的真空腔中而可以轻松移动。储存的动能就是飞轮的动量,可以驱动作为系统另一部分的发电机发电。飞轮系统的主要优点是维护成本低、预期寿命长、响应速度快、往返效率约为 90%。主要缺点是成本高、自放电风险高、仅适用于较小容量(3 kWh 至 130 kWh)[18]。关键技术:飞轮储能目前处于实验阶段,主要存在五个技术问题:飞轮转子、轴承、能量转换系统、电动机/发电机和真空腔。1. 飞轮转子。飞轮转子是飞轮储能系统中最重要的部分。整个系统的能量转换依赖于飞轮的旋转。有必要根据转子动力学设计开发强度高、结构合适的飞轮。 2.支撑轴承 支撑高速飞轮的轴承技术是制约飞轮效率和寿命的关键因素之一。 3.能量转换系统 飞轮储能系统的核心是电能与机械能的转换,调节转换过程的能量输入与输出,协调频率和相位。能量转换单元决定系统的效率,支配飞轮系统的运行。 4.发电机/电动机 飞轮储能转子的高转速导致飞轮电机的转速也高,这就要求飞轮电机系统具有高效率、低功耗、高可靠性等特点。目前永磁电机的研究主要集中在降低损耗和解决永磁体的温度敏感性上。5.真空室真空室是飞轮储能系统的辅助系统,使系统不受外界环境的影响。
裂变反应堆,通常是压水式(PWR),总是通过蒸汽涡轮机(它们类似于外燃机)。第一艘船肯定是由手工推动的,但很明显,风具有重要的夹带作用,并且锋面越大,推力就越大,这就是帆的起源。有证据表明,中东早在公元前 5000 年就出现了帆船和木桨,而在公元前 3000 年的古埃及,尼罗河是主要的运输路线,利用水流顺流而下,利用盛行的北风逆流而上。航行(顺风除外)需要对各种风况和海况有丰富的了解,有时还需要非凡的洞察力(例如如何返回港口):大航海时代的两位先驱,大西洋上的哥伦布和太平洋上的乌达内塔,都利用低纬度的东风(信风)和中纬度的西风,以及一般的海洋环流(北半球顺时针),将遥远的大陆人口联系起来,建立永久的贸易路线。目前,大多数水上交通工具(与任何其他类型的陆地、空中或太空交通工具一样)都由储存在船上的液体燃料和热机提供动力,热机将该燃料与氧化剂燃烧的化学能转化为实际执行推进工作所需的机械能。因此,到最后
一、引言 人力发电的理念已在许多不同情况下得到实施。一些例子包括手摇收音机、摇动手电筒和从健身器材接收电力。通过使用风能、太阳能、水力发电和人力发电,该系统可提供直流电。人力发电机的目标是在操场上安装一个跷跷板,这样我们就可以将孩子们的能量转化为真正的电力。将操场设备用作清洁能源将利用幼儿看似无穷无尽的能量。这将为他们提供一种锻炼身体的方法,同时不知不觉地提供电力。在儿童相对于移动的操场机械(如跷跷板、秋千和旋转木马)处于静止状态的情况下,很容易从儿童的玩耍中实现人力转换。当儿童相对于静态机械(例如滑梯)处于动态状态时,出于安全性和简单性的考虑,很难采用具有成本效益的人力转换技术。各种机制都可用于将人力转换为可用的电能或机械能:弹簧、液压元件、发电机、压电、压缩空气系统、飞轮。但在我们的论文中,我们使用发电机、整流器、电池直流-直流转换器和齿轮等组件
压电能量收集可从振动、物体和身体的运动、撞击事件和流体流动等多种来源捕获机械能,以产生电能。这种能量可用于支持无线通信、电子元件、海洋监测、组织工程和生物医学设备。已经生产了各种自供电压电传感器、换能器和执行器用于这些应用,但是,增强材料压电性能以提高设备性能的方法仍然是材料研究的一个具有挑战性的前沿。在这方面,可以设计或故意设计材料的固有极化和特性来增强压电产生的能量。本综述深入探讨了先进材料(包括钙钛矿、活性聚合物和天然生物材料)中的压电机制,重点介绍了用于增强压电响应并促进其集成到复杂电子系统中的化学和物理策略。通过强调主要性能指标、驱动机制和相关应用,概述了能量收集和软机器人方面的应用。讨论了进一步改善材料和设备性能的关键突破和有价值的策略,并对下一代压电系统的要求以及未来的科学和技术解决方案进行了批判性评估。
随着美国在 2050 年实现净零碳排放 (Kerry 2021),需要向可再生能源发电过渡。然而,高渗透率的可再生能源发电的可变性可能导致电力生产和输送不平衡。这些不平衡可以通过部署储能来避免。储能可以通过提高能源效率和减少温室气体排放为工业部门增加重大价值 (Mitali、Dhinakaran 和 Mohamad 2022;Kabeyi 和 Olanrewaju 2022)。预计未来几十年全球工业储能将增长 2.6 倍,从略高于 60 GWh 增长到 2030 年的 167 GWh (“储能大挑战:储能市场报告”2020)。灵活、集成和响应迅速的工业储能对于从化石燃料过渡到可再生能源至关重要。挑战在于平衡储能能力与特定工业应用的电力和能源需求。储能技术可根据储能形式进行分类。最常见的形式包括热能、化学能、电化学能和机械能存储技术 (Rahman et al. 2020)。最合适的存储技术将取决于工业应用的独特能源需求。
摘要:随着可再生能源发电厂的部署日益增多,由于可再生能源的间歇性,电力系统变得越来越脆弱,停电可能是最糟糕的情况。当前的辅助发电机必须升级为具有高功率和存储容量、响应时间短、盈利能力好、环境影响最小的能源。还应解决可再生能源发电机恢复电力的困难。不同的储能方法可以存储和释放电能/热能/机械能,为电力系统提供灵活性和稳定性。本文回顾了储能方法在黑启动服务中的应用,文献中对此的讨论很少。首先,确定了阻碍稳定、环保和经济高效的基于储能的黑启动的挑战。基于储能的黑启动服务可能缺乏供应弹性。其次,介绍了典型的基于储能的黑启动服务,包括对其步骤和配置的说明。对采用不同储能技术(包括电化学、热能和机电资源)的黑启动服务进行了比较。结果表明,在考虑部署基于储能的黑启动服务时,应开发储能技术的混合技术,以减轻单一储能方法的缺点。
摘要:随着可再生能源发电厂的部署日益增多,由于可再生能源的间歇性,电力系统变得越来越脆弱,停电可能是最糟糕的情况。当前的辅助发电机必须升级为具有高功率和存储容量、响应时间短、盈利能力好、环境影响最小的能源。还应解决可再生能源发电机恢复电力的困难。不同的储能方法可以存储和释放电能/热能/机械能,为电力系统提供灵活性和稳定性。本文回顾了储能方法在黑启动服务中的应用,文献中对此的讨论很少。首先,确定了阻碍稳定、环保和经济高效的基于储能的黑启动的挑战。基于储能的黑启动服务可能缺乏供应弹性。其次,介绍了典型的基于储能的黑启动服务,包括对其步骤和配置的说明。对采用不同储能技术(包括电化学、热能和机电资源)的黑启动服务进行了比较。结果表明,在考虑部署基于储能的黑启动服务时,应开发储能技术的混合技术,以减轻单一储能方法的缺点。
抽象能量是工作的能力。能量是可以用于执行各种活动过程的力量,包括机械能,热等。因此,这个世界上几乎所有争端都源于争取能源的斗争。这项研究还旨在通过光伏过程来解释太阳能作为替代电力来源,并确定电源存储在由调节器控制的电池中的电能量和通过逆变器从DC转换为AC的电池的有效性。调查结果表明,精确的计划,熟练的劳动力和遵守安全法规对于成功的面板安装至关重要。所确定的常见挑战包括负载计算不当,电路保护不足和接线故障,这可能导致效率低下和系统故障。提高安装实践的建议包括采用智能面板,自动监控系统以及对电工的严格安全培训。总而言之,有效的面板安装需要技术专长,监管依从性和现代技术整合的结合。通过实施最佳实践,可以针对安全性,效率和长期可靠性进行优化面板安装,从而有助于更稳定,更可持续的电气基础设施。
摘要 闭环地热工作组是一项合作研究,由美国能源部 (DOE) 地热技术办公室 (GTO) 资助,旨在了解从地热储层闭环系统(即边际工作流体损失)产生热能和机械能的潜力和局限性。在这项研究中,来自四个国家实验室的科学家和工程师团队以及专家小组成员正在应用数值模拟器和分析工具来模拟闭环地热系统的热回收,然后使用这些模型中的出口温度和压力与时间的关系来预测两个经济指标:1) 平准化供暖成本 (LCOH) 和 2) 平准化电力成本 (LCOE),涵盖一系列钻井成本。研究中应用的数值模拟器和分析工具(包括用于技术和经济分析的工具)是由参与机构开发的,可独立计算能源生产和经济预测,从而提高分析的可信度。该研究旨在调查一系列系统配置、工作流体、地热储层特性、运行周期和传热增强。在研究的第一年,重点关注了水作为闭环系统中的工作流体,闭环系统要么具有 U 形配置,要么具有同轴配置。第一年的主要目标是确定热能和机械能回收的上限以及每种情况下的最佳操作和配置参数,并了解系统性能的限制因素。研究第一年的一个重要成果是,使用径向简单离散化的模型(即轴对称模型)的模拟结果优于更传统的在钻孔周围进行精细离散化的数值模拟和嵌入式钻孔建模方法。此外,轴对称模型与现有的现场观测和分析模型相比效果良好,并被证明具有数值效率。在研究的第二年,我们创建了一个包含 240 万个模拟场景的数据库,该数据库涵盖了闭环系统在生产温度和压力与时间方面的表现,涉及九个场景参数:1) 水和超临界 CO2 (scCO2) 工作流体,2) U 形和同轴配置,3) 质量流速,4) 热导率,5) 地热梯度,6) 垂直深度,7) 水平范围,8) 入口温度,9) 钻孔直径。然后,针对一系列钻井成本,针对 240 万个场景中的每一个计算 LCOH 和 LCOE。对于 LCOE,使用有机朗肯循环(用于水)或直接涡轮膨胀循环(用于 scCO2)计算发电量。该数据库以分层数据格式 (HDF5) 文件结构存储,可在地热数据存储库 (GDR) 上获取。配套论文介绍了通过 Python 脚本从数据库中提取信息的方法以及执行经济分析的方法。本文概述了闭环工作组的研究,包括第一年和第二年的主要成果以及关于一系列钻井成本下 LCOH 和 LCOE 的最佳配置的讨论。