Schwungradspeicher

Ein Schwungrad wird auch Flywheel genannt. Es ist ein mechanisches System, das elektrische Energie in Form von kinetischer Energie speichert. Das Schwungrad wird beschleunigt und die Energie wird als Rotationsenergie gespeichert.

Ein Schwungrad-System besteht üblicherweise aus einer Schwungmasse, einem Motor-Generator-System, einem Lagersystem, einem Gehäuse und der Leistungselektronik.

Eine Schwungmasse wird über eine Welle mit einem System verbunden, das sowohl motorisch als auch generatorisch arbeitet. Der Motor versetzt die Schwungmasse in Rotation und beschleunigt sie. Hierbei wird elektrische Energie aufgenommen und in Form von Rotationsenergie gespeichert.

Wird dem Schwungradspeicher elektrische Energie entnommen, bremst der Generator die rotierende Masse und die Rotationsenergie wird über den Generator zurückgewonnen. Die Schwungmasse verlangsamt sich hierbei.

Die Welle, auf der die Schwungmasse und der Rotor des Motors bzw. Generators montiert sind, wird aufwändig gelagert. Hierdurch können Verluste verringert werden und die Speicherdauer des Speichers erhöht sich. Teilweise werden magnetische Lager verwendet. Dies mindert den Reibungsverlust. Zusätzlich rotiert das Schwungrad in einem evakuierten Gehäuse. Dadurch werden Reibungsverluste zwischen der Schwungmasse und der umgebenden Luft verringert.

Schwungradspeicher sind sehr langlebig und wartungsarm und auch für raue Umgebungen geeignet. Nachteil ist die hohe Selbstentladung. Daher werden Schwungradspeicher nur als Kurzzeitspeichersysteme verwendet. Der Wirkungsgrad als Kurzzeitspeicher ist sehr hoch, er kann bis zu 95 Prozent betragen. Schwungräder werden zur Erhaltung der Netzqualität, in der Notfall- und Überbrückungsversorgung oder zur Rückgewinnung von Bremsenergie in Straßenbahn-Netzen, U-Bahn-Netzen oder S-Bahn-Netzen eingesetzt. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Stabilisierung der Spannung in Ausläuferstrecken von Versorgungsnetzen oder Verkehrsbetrieben. Auch in der Raumfahrt werden Schwungradspeicher eingesetzt. Sie überbrücken die Energieversorgung, wenn sich Satelliten oder Raumstationen im Erdschatten befinden.

Es gibt mehrere Arten von Schwungradspeichern:

Langsam rotierende Schwungradspeicher werden auch Lowspeed Flywheels genannt. Sie bestehen aus einem schweren Stahlrotor und drehen sich mit Geschwindigkeiten von ca. 5.000 U/min. Sie speichern bei gleicher Masse weniger Energie als bei Highspeed-Flywheels.

Mittelschnell rotierende Schwungradspeicher drehen sich mit Geschwindigkeiten von ca. 20.000 U/min.

Schnell rotierende Schwungradspeicher werden auch Highspeed Flywheels genannt. Sie bestehen aus einem leichteren Rotor. Dieser besteht aus Kompositmaterialien wie Glasfaser oder Kohlefaser, um den Fliehkräften standzuhalten. Die Drehzahl liegt im Allgemeinen zwischen 20.000 und 60.000 U/min., kann aber bis zu 100.000 U/min. erreichen. Highspeed Flywheels haben eine spezifisch höhere Speicherkapazität als Lowspeed Flywheels oder mittelschnell rotierende Schwungradspeicher.

Englische Übersetzung(en):

flywheel