Kinetische Energiespeicher Technologie

Die Grundlagen

Schwungradsysteme speichern kinetische Energie – Energie, die aus Bewegung entsteht, indem sie kontinuierlich einen kompakten Rotor in einer reibungsarmen Umgebung betreiben. Wenn kurzfristig Energie benötigt wird, weil es zu Schwankungen oder Ausfällen in der Stromversorgung kommt, dreht sich der Rotor aufgrund der Massenträgheit weiter und die gespeicherte kinetische Energie wird in Elektrizität umgewandelt.

Ek = K x Masse x Radius2 x Umdrehung2

Die Ausgewogenheit macht den Unterschied

Bei der Entwicklung des kinetischen Energiespeichers müssen zahlreiche Faktoren sorgfältig aufeinander abgestimmt werden. So kann die Erhöhung der Schwungradgeschwindigkeit zum Beispiel die gespeicherte Energie erhöhen, aber auch eine deutlich erhöhte Materialbelastung, was zur Folge hat, dass der Rotor aus robusterem und kostspieligerem Material konstruiert werden muss. Wird eine Schwungmasse mit einem größeren Durchmesser verwendet, so erhöht sich der Energieinhalt ebenfalls, was jedoch möglicherweise zu einem inakzeptablen Kompromiss bei Anlagengröße oder aber Transport- und Installationskosten führen kann.

Bei den Schwungrädern von Active Powers CleanSource sind Gewicht, Größe, Geschwindigkeit, Belastung und Materialstärke in Einklang gebracht, um so eine Energiespeicherung und ein Kostenprofil zu erreichen, die für unsere Zielmärkte in kritischen Anwendungen optimiert sind.

Motor

Während 99 % seiner Betriebszeit agiert die im Schwungrad integrierte elektrische Maschine als ein Motor. Bei ungefähr 1 kW Eingangsleistung dreht sich der Rotor mit 7.700 Umdrehungen pro Minute (1/Min).

Energiespeicher

Als Energiespeichersystem rotiert der Schwungradrotor mit konstanter Geschwindigkeit und hat damit einen konstanten Energieinhalt.

Generator

Wenn kurzfristig Energie benötigt wird, weil es zu einem Stromausfall kam, wird das Schwungrad zum Generator: Aufgrund der Massenträgheit dreht sich der Rotor weiter und die kinetische Energie wird in Elektrizität umgewandelt. Zusammen mit der Leistungselektronik im System werden darüber die angeschlossenen Verbraucher zuverlässig versorgt.angeschlossenen Verbraucher zuverlässig versorgt.

Magnetlager

Zur Lagerung des Rotors wird Active Powers Magnetlager-Technologie genutzt. Damit wird der Großteil des Gewichts des Schwungrads auf das vor Ort austauschbare mechanische Lagergehäuse übertragen.

7,700 U/min

Beide Schwungräder bestehen aus einem Einzelteil-Rotor aus 4340- Legierungsstahl. Der Rotor dreht sich im aufgeladenen Zustand mit 7.700 U/min.

Grobvakuum

Das System wird mittels einer Vakuumpumpe evakuiert, was den Rotorwiderstand verringert und so den Wirkungsgrad steigert und die Systemlaufzeit verlängert

XT-Serie

(250 kW für bis zu 25 Sekunden)

HD-Serie

11,17 cm hoch, 64,77 cm Durchmesser; 272 kg rotierende Masse

Speichert ~ 4 MJ Energie

(225 kW für bis zu 15 Sekunden)

XT225 UPS

31,75 cm hoch, 64,77 cm Durchmesser; 771 kg rotierende Masse

Speichert ~ 10,5 MJ Energie (675 kW für bis zu 15 Sekunden)

HD625 UPS