dnes je 6.12.2023

Input:

Gravitační skladování energie 04: Setrvačníky

6.6.2023, , Zdroj: Verlag Dashöfer

6.8.4
Gravitační skladování energie 04: Setrvačníky

Ing. Bohumil Číhal

Setrvačníková baterie firmy Beacon POWER

Efektivním způsobem, jak uložit elektrickou energii, jsou setrvačníky.

Pro ukládání energie do setrvačníku se využívá jeho energie rotující hmoty, nejčastěji v podobě válce. Ve stěnách nádoby pro rotor jsou umístěné cívky statoru a v rotoru permanentní magnety. Při akumulaci se soustava chová jako motor a roztáčí se rotor. Při potřebě dodat energii se do cívek indukuje napětí rotujícím polem permanentních magnetů. Konstantní napěťový výstup v určitém rozsahu otáček zajišťuje řídící výkonová elektronika neboť s klesajícími otáčkami klesá i indukované napětí v cívkách.

Pro kinetickou energii akumulovanou v setrvačníku platí

Ek = ½Jω2

kde

Ek - kinetická energie rotujícího tělesa (J)

J - moment setrvačnosti (kg/m2)

ω - úhlová rychlost setrvačníku (Hz)

Ze závislosti hmotnosti rotujícího tělesa a jeho rychlosti vycházejí dva způsoby zvyšování energetické kapacity setrvačníku. Tomu odpovídají dva používané typy setrvačníkových akumulátorů.

Jeden typ využívá zvyšování hmotnosti, která začíná na desítkách kilogramů u malých setrvačníků a končí u poměrně robustních strojů se setrvačníky velké hmotnosti (i desítek tun) uspořádanými do takového tvaru, aby bylo dosaženo co největšího momentu setrvačnosti. Pracují při otáčkách do 10 000 za minutu. Výroba takového zařízení je technologicky bezproblémová, avšak výsledný setrvačník je náročný rozměrově a na údržbu.

Druhý typ naopak používá lehčí setrvačníky pracující při vyšších otáčkách až 100 000 min-1. Pro tak vysoké otáčky musí být rotor uložen ve vakuu, aby se zamezilo tření o vzduch. Konstrukce je technologicky velmi obtížná, jelikož klade vysoké nároky na materiál setrvačníku, který musí mít velkou pevnost v tahu, aby vydržel velké odstředivé síly, dále na ukotvení rotoru a ložiska. Možnost dosáhnout nejvyšších rychlostí skýtá použití magnetických ložisek, které postrádají fyzické spojení a nedochází tudíž ke tření a opotřebení. Tyto setrvačníky jsou dílem špičkové techniky, kterou dokáže vyrobit jen několik firem.

Nahrávám...
Nahrávám...