Создание более емких, дешевых, легких и компактных накопителей энергии – одно из важнейших направлений современной энергетики. И накопитель с потерями энергии всего 2% уже существует. Это супермаховик, разработанный еще в 60-х профессором Нурбеем Владимировичем Гулией, профессором Московского государственного индустриального университета. Но только сейчас этот супермаховик начинает получать практическое применение.

В те годы механические аккумуляторы бесспорно проигрывали электрохимическим. Стальные маховики в пределе могли накопить только 30–50 кДж на 1 кг массы. При увеличении скорости вращения они разрывались, попутно приводя в негодность окружающие их детали механизма. При этом свинцово-кислотные аккумуляторы уже обладали емкостью 64 кДж/кг, а щелочные аккумуляторы с плотностью энергии 110 кДж/кг были вне конкуренции. Дорогие в производстве, поэтому практически неиспользуюемые серебряно-цинковые аккумуляторы, тем не менее, обладали удельной емкостью 540 кДж/кг, что давало надежду на разработку более дешевых накопителей той же емкости, но из более дешевых материалов (впоследствии ими стали привычные всем литий-ионные аккумуляторы). В этих условиях разрабатывать механические маховики было нерентабельно.

Основная проблема маховиков – при увеличении скорости вращения центростремительная сила растягивает его частицы. Поэтому приходится искусственно ограничивать скорость вращения, что приводит к значительному уменьшению накапливаемой энергии. Если применить более устойчивые к разрыву материалы, прочность маховика станет выше, но такой скоростной маховик становится опасным. Выйти из этого замкнутого круга помог обычный трос, свитый из проволок, – такие обычно применяют в тренажерах для подъема тяжестей, так как он обладает большим запасом прочности и никогда не рвется сразу.

Сначала маховик скатали из этого троса, а потом заменили его тонкой стальной лентой той же прочности, так как ее можно было плотнее намотать, а также склеить винты ленты между собой для надежности. Разрыв такого маховика уже не представлял опасности: при превышении предельной скорости первой должна была оторваться наиболее нагруженная внешняя лента. Она прижималась к корпусу и автоматически затормаживала маховик, а оторванную ленту можно было приклеить снова.

После ряда испытаний выяснилось, что такой маховик рвется при скорости обода почти 500 м/c или плотности энергии около 100 кДж/кг. Использование более прочных материалов значительно увеличивает возможности супермаховика, так как здесь в отличие от электрохимических аккумуляторов практически нет потолка. Так супермаховик из кевлара накапливает уже около 400 кДж/кг, углеволоконный может в 20-30 раз превзойти стального предшественника, а при использовании алмазного волокна можно достичь фантастической энергоемкости - 15 МДж/кг. Эксперименты по производству углеродного нановолокна обещают возможность накопления до 2500–3500 Мдж/кг, что делает эту технологию особенно перспективной для автомобилестроения.

За счет того что супермаховик вращается в вакууме, а его ось закреплена в магнитной подвеске, сопротивление при вращении оказывается минимальным. По оценке Гулиа, "здоровый" расход топлива у бензинового автомобиля с супермаховиком должен составлять примерно 1,5 л на 100 км , а у дизельного – 1,2 л. "В энергетике есть неписаный закон: при одинаковых капиталовложениях всегда более экономичен привод, в котором нет преобразований видов и форм энергии, – поясняет профессор. – Двигатель выделяет энергию в виде вращения, и ведущие колеса автомобиля потребляют эту энергию тоже в виде вращения. Значит, не надо преобразовывать энергию двигателя в электрическую и обратно, достаточно передавать ее от двигателя к колесам через механический привод".

Таким образом, механический гибрид оказывается максимально энергосберегающим и, как уверяет ученый, в условиях города снижает расход топлива в три раза. КПД при этом может достигать 70%.

На данный момент ведутся активные разработки "супервариатора" – механической передачи энергии на колеса, который справился бы с количеством энергии, подаваемой супермаховиком.