Energiewende: Schwungradspeicher nutzen die kinetischen Kräfte und die Schwerkraft.

Dampfmaschinen oder Töpferscheiben nutzen Schwungräder. Bereits mehrmals feierte das Schwungrad ein Comeback. Haben Schwungradspeicher sogar Vorteile gegenüber chemischen Batterien? Können Sie einen Beitrag zur Energiewende leisten? Wie gross ist deren Speicherkapazität?

Mechanische Energiespeichersysteme nutzen die kinetischen Kräfte oder die Schwerkraft, um zugeführte Energie zu speichern. Während die Physik mechanischer Systeme oft recht einfach ist (z. B. ein Schwungrad drehen oder Gewichte auf einen Hügel heben), sind die Technologien, welche die effiziente und effektive Nutzung dieser Kräfte ermöglichen, besonders fortschrittlich. Hightech-Materialien, hochmoderne Computersteuerungssysteme und innovatives Design machen diese Systeme in realen Anwendungen realisierbar.

Schwungräder sind eine ideale Möglichkeit, Energie zu speichern. Im Wesentlichen wird ein riesiger Rotor in einer Kammer mit Hilfe von Magneten in die Schwebe gebracht und in Drehung versetzt. Da die Reibung sehr gering ist, dreht sich das Schwungrad kontinuierlich, ohne dass zusätzliche Energie zugeführt werden muss. Die Energie kann dann auf Befehl aus dem System entnommen werden, indem der sich drehende Rotor als Generator angezapft wird.

Ein Schwungrad ist eine rotierende mechanische Vorrichtung, die dazu dient, Rotationsenergie zu speichern, die sofort abgerufen werden kann. Im einfachsten Fall enthält ein Schwungrad in seiner Mitte eine sich drehende Masse, die von einem Motor angetrieben wird - und wenn Energie benötigt wird, treibt die Drehkraft ein Gerät ähnlich einer Turbine an, um Strom zu erzeugen, indem die Drehgeschwindigkeit verlangsamt wird. Ein Schwungrad wird wieder aufgeladen, indem der Motor seine Drehgeschwindigkeit erneut erhöht.

Die Schwungradtechnologie hat viele vorteilhafte Eigenschaften, die es uns ermöglichen, unser derzeitiges Stromnetz zu verbessern. Ein Schwungrad ist in der Lage, Energie aus intermittierenden Energiequellen im Laufe der Zeit aufzunehmen und eine kontinuierliche, ununterbrochene Stromversorgung ins Netz zu liefern. Schwungräder sind auch in der Lage, sofort auf Netzsignale zu reagieren und so die Frequenzregelung und die Stromqualität zu verbessern.

Schwungräder werden traditionell aus Stahl hergestellt und drehen sich auf herkömmlichen Lagern; diese sind im Allgemeinen auf eine Drehzahl von einigen Tausend U/min begrenzt. Fortschrittlichere Schwungradkonstruktionen bestehen aus Kohlefasermaterialien, werden zur Verringerung des Luftwiderstands im Vakuum gelagert und arbeiten mit Magnetschwebetechnik anstelle von herkömmlichen Lagern, so dass sie sich mit Geschwindigkeiten von bis zu 60.000 U/min drehen können.

Schwungrad-Energiespeichersysteme.

Schwungrad-Energiespeichersysteme nutzen elektrische Energie, die in Form von kinetischer Energie gespeichert wird.  Kinetische Energie kann als "Bewegungsenergie" beschrieben werden, in diesem Fall die Bewegung einer sich drehenden Masse, des Rotors. Der Rotor dreht sich in einem nahezu reibungsfreien Gehäuse. Wenn eine kurzfristige Notstromversorgung erforderlich ist, weil die Stromversorgung schwankt oder ausfällt, kann sich der Rotor aufgrund seiner Trägheit weiterdrehen, und die dabei entstehende kinetische Energie wird in Strom umgewandelt. Die meisten modernen Hochgeschwindigkeits-Schwungrad-Energiespeichersysteme bestehen aus einem massiven rotierenden Zylinder (einem an einer Welle befestigten Kranz), der über magnetisch schwebende Lager auf einem Stator - dem stationären Teil eines elektrischen Generators - gelagert ist. Um die Effizienz zu erhalten, wird das Schwungradsystem in einem Vakuum betrieben, um den Luftwiderstand zu verringern. Das Schwungrad ist mit einem Motor-Generator verbunden, der über eine fortschrittliche Leistungselektronik mit dem Stromnetz interagiert.