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Innovation

Was sind Schwungmassenspeicher bzw. Schwungräder?

Es gibt viele Formen von Energiespeichern. Die wesentlichen sind: elektrochemische, thermische und mechanische. Am meisten verbreitet sind elektrochemische und mechanische Formen. Elektrochemische Technologien speichern elektrischen Strom in der besonderen, chemischen Zusammensetzung von Substanzen. Mechanische Energiespeicher realisieren Energiespeicherung in der Form von kinetischer Energie (z.B. Schwungmassenspeicher) und potentieller Energie (z.B. Pumpspeicherkraftwerk).

Beim Schwungmassenspeicher wird Energie auf einem drehenden Schwungmassenrad gespeichert. Das Schwungrad ist das Herzstück dieses Systems und kann in klassischer Bauweise – aus Vollmaterial (meistens als Guss-Teil) oder nach einer modernen und perspektivreichen Technologie – in Form sogenannter Superschwungräder (SSR) gefertigt werden. Die SSR Technologie ist durch besonders hohe Energiedichte gekennzeichnet. Dabei wird auf ein elastisches Zentrum ein Material mit sehr hoher einachsiger Festigkeit (z.B. Draht, Fasern oder Band), unter einer bestimmten Spannung aufgewickelt. Das Schwungmassenrad wird in einem Medium mit verringertem Widerstand, in einem Vakuum, betrieben.

Vorteile

Die kinetische Energiespeicherung hat folgende Vorteile gegenüber den oben erwähnten elektrochemischen und anderen mechanischen Speichersystemen:

  1. Hohe spezifische Energiedichte in Volumeneinheit;
  2. Hohe (für andere Speichertechnologien), unerreichbare Leistungsdichte;
  3. Funktion wird in einem weiten Temperaturbereich von – 60 °C bis + 80 °C sichergestellt;
  4. Einfache Bedienung und Wartung;
  5. Lebensdauer von über 25 Jahren.

Kinetische Energiespeichersysteme sind die flexibelsten Systeme in ihrem Bereich, welche eine hohe Leistungsfähigkeit und niedrigsten spezifischen Indikator für die Bau- und Betriebskosten aufweisen. In den meisten Fällen sind die kinetischen Energiespeichersysteme eine wirtschaftliche und effektive Alternative für Einsatz von elektrochemischen Speichersystemen. In anderen Fällen ist die Kombination zwischen beiden Technologien sinnvoll.

Immer innovativ

Produkt

Mit unserem hochenergetischen Schwungmassenspeicher wurde eine Konstruktion von besonders sicheren (explosionsgeschützten) kinetischen Energiespeichern entwickelt und erprobt. Das Kernstück von diesem System ist ein Hochleistungsschwungradkörper (HLSR) mit sehr hoher Massen- und volumetrischer Energiedichte (Massenenergiedichte 60 kJ/kg; - Volumetrische Energiedichte von 350 kJ/l). Zum Vergleich ist die Massenenergiedichte von bestehenden HLSR ca. doppelt so hoch, aber die volumetrische Energiedichte, die eine höherer Priorität für den stationären Anlagenbetrieb hat, ist in unserer Ausführung ca. 1,5-mal höher als bei Kohlenfasern- Hochleistungsschwungrädern.

Der Hauptwettbewerbsvorteil unserer Lösung ist jedoch die Sicherheit. So kann nicht in Folge von Materialversagen explodieren erfolgen und große Zerstörrungen verursachen. Also sind wesentlich weniger Investitionen (Material) in Aufbau und Sicherheitsmaßnahmen erforderlich. Dadurch wird auch die Massenenergiedichte von Kohlenfasern-HLSR erreicht oder sogar überschritten.

 

Unsere Produktvorteile

Wesentliche Vorteile unserer Entwicklung sind wie folgt zusammengefasst:

  • hohes spezifisches Energiesystem (insbesondere bezogen auf das Volumen);
  • Skalierbarkeit des Systems, indem die Anzahl der Grundelemente –                       Hochleistungsschwungräder – verändert wird;
  • der Betrieb erfordert keine zusätzlichen Sicherheitsmaßnahmen, wie z.B.                Einbetonierung;
  • Herstellung aus relativ preiswerten und serienmäßig vorhandenen                       Komponenten und Materialien;
  • Die Herstellung erfordert keine Sondermaschinen und Technologien;
  • sehr lange Lebensdauer (über 25-30 Jahren);
  • breite Betriebstemperaturbereich von -60 °C bis +80 °C;
  • Containerausführung möglich;
  • Die Herstellungs- und Unterhaltungskosten sind deutlich niedriger als bei            anderen Energiespeichersystemen;
  • Umweltfreundlich;

Daten & Fakten

Daten & Fakten

ParameterSuperschwungmassenspeicher
(HLSR)
Superkondensatoren
(Ionistoren)
Batterien mit flüssigem
Elektrolyt
Leistungsdichte, W/kg > 10000 (1..2)х103 80-200
Massenenergiedichte Wh/kg 15-300 10-30 20-100
Volumenenergiedichte Wh/dm3 60-550 15-45 30-150
Lebensdauer, Jahre > 20 < 15 bis 10 000 Zyklen
Herstellungskosten USD/kWh 800-1200 1450 3500
Betriebskosten USD/kW Jahr 80 85 800