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电梯不仅载人还可发电 电能回收可节能三成

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2016-11-10     编辑:林岚     来源:长沙晚报

  如今的都市高楼云集,普遍消费者新买的楼基本上都是电梯房。电梯房给了人们极大的便利,尤其是对于养老一族,腿脚疼痛的老人们,有了电梯,上下楼就不需要费劲地爬楼梯了。可是,电梯又是一大耗能,一部载重750千克的电梯每小时的耗电量需要15-22度,相当于每5分钟就用掉一度电。基于此,中南大学李荐博士和他的团队有了新的发现,研发出了一套利于电梯电能的设备——“自给式电能回收系统”。


  据了解,加装了电能回收系统的电梯电能回收效率达到37.9%,全国若能全部采用节能电梯,等同于多建一个核电站。这是运用了一个电梯功能的转化,将机械能转变为了电能,电梯在上下运行的过程中,不仅可以载人载物,还可以发电。

  电梯如何发电?能量再利用探秘

  “电梯启动运行上升到最高楼层后具有最大的机械势能,在下行过程中能产生能量。把这些能量收集起来再利用,就是电能回收。”李荐博士是中南大学材料科学与工程学院副教授,他组建的技术团队研发出了这套“自给式电能回收系统”。

  让电梯发电,绝不是说可以把办公楼的外接电源都切断,指望电梯间成为大厦的电力供给中心,而是借助一个电能回收系统,将电梯运行中产生的电能利用起来。

  它的基本原理其实并不复杂。电梯是依靠曳引机的转动来上、下运行的。曳引机是一种电动机,通常我们认为的电动机都是耗电的,但它也能工作在发电状态,实际上成为一台发电机了。电梯约有一半的时间处于重物向下运动的过程中,这时候重力势能转换成为动能,并通过曳引机转换成电能,这时候电梯的曳引机是处于发电的状态,特别是电梯减速制动的过程中,发电量会更大。这有点类似于常见的自行车车灯原理——利用车轮的转动,带动一个小型发电机,产生的电量足以点亮照明灯。

  当较重一方向上运行时,电梯处于耗电状态。相反,当较重的一方向下运行时,重力就拖动曳引机旋转使机械势能转变为电能。以往传统电梯无法回收曳引机产生的电能,电能反馈到变频器的直流母线端并通过一个大功率发热电阻进行消耗。这套自给式电能回收系统能有效地将下降过程中发出的电能储存于储能器件中,并在电梯下次上升用电时优先使用,达到了节约电能的目的。

  全部采用节能电梯,等于多建一个核电站

  李荐博士介绍,这套能量回收系统,在安装使用过程中无需改动电梯原有任何安全设计、参数、线路、装置,其原有各种安全装置依然有效,因此不会降低电梯的原有安全性能。

  电能回收系统可以分为馈网式电能回收系统及自给式电能回收系统。馈网式电能回收系统是利用并网技术将回收的电能直接反馈到电网。自给式电能回收系统是将回收的电能先储存在储能器件中,待积累到一定的量时供给本设备使用(或本单位其他设备使用)。自给式电能回收系统不需要并网,与馈网式系统相比电路较为简单,可靠性更高。

  “一边在耗电,一边能发电,电梯运行需要的能量虽然不能通过这样的方式达到自身的能耗平衡,但节电效果比较明显。”李荐说。在湖南海诺电梯公司的电梯实验场,一场测试展示了这套系统的节能效果:一部可载重800kg电梯,以1.7m/s的速度,在八个楼层上下,实验过程详细对比了电能回收系统安装前后电梯的能耗,并由此计算出回收效率。由测试数据可以看出,加装了自给式电能回收系统后,电梯的电能回收效率达到37.9%。

  2007年的统计数据表明,全国电梯的总耗电量相当于一个大亚湾核电站的总发电量,而且每年还在以20%以上的速度递增。全国若能全部采用节能电梯,等同于多建了一个核电站。

  汽车、地铁等刹车时产生的电能也可回收

  除了电梯,所有具有上上下下、起起停停、快快慢慢工况的设备或装置,都可以应用这套能量回收系统。

  比如汽车刹车制动时、天车重物下降时、轨道交通工具(地铁、火车等)刹车时都能电能回收,甚至健身器械产生的能量也可回收。

  长沙巨力电子科技股份有限公司采用这套电能回收系统技术,已经在不少工业设备方面得到了应用。该公司提供的数据显示,电能回收系统应用于电动汽车,能提高20%~30%的行驶里程,缓冲大电流对电池的冲击,延长电池寿命20%~30%,提高电动汽车的爬坡能力,改善车辆启动性能,避免类似传统制动器的抱死及噪音。

  又比如地铁在运营过程中,列车频繁制动产生的大量再生电能普遍通过制动电阻发热消耗,导致大量电能白白浪费。“地铁制动产生的再生电能,占到车辆牵引供电电能的30%~50%;而地铁制动又非常频繁,以前制动产生的大量再生电能,都转化为热能而白白浪费掉了。”装置如何回收地铁制动时消耗的电能?李荐介绍,当列车制动引起直流牵引网电压上升到设定值后,装置会自动判断并把再生制动电能通过逆变方式直接回馈到中压环网供给牵引、动力、照明等其他地铁负荷使用。

原标题:电梯不仅载人还可发电 电能回收可节能三成

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