Was ist schwungradspeicher?

Schwungradspeicher (Flywheel Energy Storage - FES)

Schwungradspeicher, auch als Schwungradenergiespeicher (FES) bezeichnet, sind mechanische Energiespeichersysteme, die kinetische Energie in einem rotierenden Rotor, dem Schwungrad, speichern. Die Energie wird in Form von Rotationsgeschwindigkeit gespeichert und bei Bedarf wieder in elektrische Energie umgewandelt.

Funktionsweise:

Ein Schwungrad wird durch einen Elektromotor beschleunigt, der Energie in Form von Rotationsenergie speichert. Die gespeicherte Energiemenge hängt von der Trägheit des Schwungrads und der Rotationsgeschwindigkeit ab. Wenn Energie benötigt wird, wirkt das Schwungrad als Generator und wandelt die Rotationsenergie zurück in elektrische Energie.

Komponenten:

• Rotor/Schwungrad: Das zentrale Element, das die kinetische Energie speichert. Moderne Schwungräder bestehen oft aus hochfesten Verbundwerkstoffen.
• Motor/Generator: Ein Elektromotor, der das Schwungrad beschleunigt und als Generator fungiert, um die gespeicherte Energie wieder abzugeben.
• Lager: Hochwertige Lager, oft Magnetlager, um Reibungsverluste zu minimieren und hohe Rotationsgeschwindigkeiten zu ermöglichen.
• Leistungselektronik: Steuert das Laden und Entladen des Schwungrads und wandelt die Energie in die benötigte Form um.
• Vakuumgehäuse (optional, aber oft verwendet): Reduziert den Luftwiderstand und somit die Energieverluste.

Vorteile:

• Hohe Leistungsdichte: Schwungradspeicher können schnell große Mengen an Energie abgeben.
• Lange Lebensdauer: Sie haben eine sehr lange Lebensdauer mit vielen Lade- und Entladezyklen. (Siehe: https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Batterielebensdauer)
• Umweltfreundlich: Keine chemischen Prozesse, daher umweltfreundlicher als Batterien. (Siehe: https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Umweltfreundliche%20Technologien)
• Breiter Temperaturbereich: Funktionieren zuverlässig über einen weiten Temperaturbereich.
• Geringe Wartung: Weniger Wartungsaufwand im Vergleich zu anderen Energiespeichertechnologien.

Nachteile:

• Selbstentladung: Durch Reibungsverluste im System (hauptsächlich durch Lager und Luftwiderstand, auch wenn minimiert) entlädt sich das Schwungrad mit der Zeit selbst.
• Sicherheitsaspekte: Hohe Rotationsgeschwindigkeiten erfordern Sicherheitsmaßnahmen, um im Falle eines Ausfalls Schäden zu verhindern.
• Hohe Anfangskosten: Die Herstellung von Schwungradspeichern kann relativ teuer sein.
• Energiedichte: Verglichen mit chemischen Batterien ist die Energiedichte geringer.

Anwendungen:

• Netzstabilisierung: Frequenzregelung und Spannungsausgleich im Stromnetz.
• Unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV): Sicherstellung einer kontinuierlichen Stromversorgung bei Stromausfällen.
• Transport: Energiespeicherung in Zügen, Bussen und anderen Fahrzeugen (regeneratives Bremsen).
• Industrie: Spannungsspitzenabdeckung und Energiespeicherung in Produktionsanlagen. (Siehe: https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Industrielle%20Automatisierung)
• Rechenzentren: Notstromversorgung und Spitzenlastmanagement. (Siehe: https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Rechenzentrum)

Zukunftsperspektiven:

Die Weiterentwicklung von Materialien (leichter und fester) und Lagern (weniger Reibung) wird die Leistung und Wirtschaftlichkeit von Schwungradspeichern weiter verbessern. Sie könnten eine wichtige Rolle bei der Integration erneuerbarer Energien spielen. (Siehe: https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Erneuerbare%20Energien)