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轨道交通:“高速”之后是“绿色”

2013-02-27 10:59
棒棒书香
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  作为一位工程专家,刘友梅笃信技术和工程的“进化论”。在他看来,技术进化的驱动力,首先来自于自然和社会的需求,其次得有相应的技术条件和平台。而储能器件的发展,正为新一轮的技术进化创造了条件。

  列车储能技术“进化论”

  “储能式轻轨”这个词是刘友梅发明的。之所以叫“储能式”,是为了区别于传统的“受电式”,即能量不再主要依赖外部电网,而是存储于列车自身。

  刘友梅介绍,已有的储能技术有三种:一种是以飞轮为主的机械储能;一种是以蓄电池为主的化学储能;另一种则是以超级电容为代表的物理储能。

  实际上,储能技术及其代表的绿色理念运用于轨道交通并非自超级电容始。“从蒸汽牵引、内燃牵引,到电力牵引,由于避免了对一次能源的直接消耗,可称作第一次进化。从机械制动到电气制动,则是第二次进化。”刘友梅说。

  在电力牵引时代,尽管能源已经可以二次使用,但采用传统的机械制动方式并不能减少能量的浪费。电气制动在一定程度上解决了这个问题:利用电力牵引的优势,将制动时消耗的动能用来发电,送到电网,从而实现再生制动。尽管如此,仍然存在大量的能量消耗。

  “对于返回的能量,现有电网是有条件接受的,最多只能回收40%左右的能量。”刘友梅解释,由于制动时回收的电能只能在回收瞬间进行利用,无法真正储存,还是得利用机械制动作补充,“60%左右的制动动能被白白浪费掉了”。

  至于化学储能,因其功率密度小、能量密度大,属慢充慢放型,难以吸收列车制动时在瞬间产生的巨大能量,通常只能用于汽车和摩托车。

  超级电容储能器件的问世为储能技术的第三次进化带来了曙光,其最大的特点是功率密度大,充放电不是按分钟计,而是按秒计,甚至可以吸收毫秒级的瞬间能量。

  “过去提高能量回收效率,能提高一两个百分点已很不容易。现在不只是一两个百分点的问题了。根据我们目前的实验结果,已经可以收回85%以上的动能。”刘友梅表示。

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