...

Koło zamachowe do przechowywania energii z fotowoltaiki

9 marca 2022
Koło zamachowe do przechowywania energii z fotowoltaiki

Firma Energiestro od kilku lat rozwija technologię Energy Storage Flywheel (ESF), mając na celu obniżenie kosztów zbyt wysokiego przechowywania energii elektrycznej w baterii, a tym samym zwiększenie zasięgu energii odnawialnej. Energiestro wynalazło koło zamachowe z betonu sprężonego, które pozwoli na przechowywanie energii przy znacznie niższych kosztach niż akumulatory.

Docelowe zastosowania ESF to:

  • magazynowanie energii na potrzeby własnego zużycia w budynkach wyposażonych w instalacje fotowoltaiczne,
  • magazynowanie energii i wygładzanie przerw w dostawach energii ze źródeł odnawialnych,
  • dostarczanie energii elektrycznej do odizolowanych miejsc: przekaźnik telekomunikacyjny GSM, mieszkania itp.,
  • elektryfikacja obszarów wiejskich w krajach rozwijających się,
  • wspomaganie pracy sieci elektroenergetycznych.

Koło zamachowe magazynowania energii Energiestro jest idealnym magazynem dla dużych elektrowni słonecznych na obszarach pustynnych. Firma wprowadza innowacje z kołem zamachowym VOSS (Solar Storage Flywheel) wykonanym z taniego, opatentowanego do tego celu materiału – betonu. Do tej pory kierownice wykonywano z bardzo drogich materiałów o wysokiej wytrzymałości: włókna węglowego lub stali. Energiestro wykorzystuje specjalny alternator o niskich stratach. Alternatory konwencjonalne mają bardzo dobrą sprawność przy pełnej mocy, ale duże straty przy małej mocy, co powoduje samoczynne rozładowanie się kół zamachowych w ciągu kilkudziesięciu minut. Energiestro ma na celu wydłużyć okres przechowywania energii do około 10 h, dzięki czemu energia słoneczna zmagazynowana w ciągu dnia może zostać oddana w nocy. Aby jeszcze bardziej obniżyć koszty, Energiestro nie używa łożysk magnetycznych, które są zbyt drogie, a zamiast nich stosuje proste łożyska kulkowe, wspomagane przez pasywne magnetyczne łożysko oporowe, które wymagało rozwiązania problemu smarowania w próżni (opatentowane).

Przed opracowaniem swoich betonowych kół zamachowych Energiestro eksperymentowało z technologią stalowych kół zamachowych, dostarczając przez kilka lat kilka obiektów pilotażowych: dom, dwa przekaźniki GSM, własną fabrykę… Rozwiązania pilotażowe (demonstratory) przepracowały dziesiątki tysięcy godzin i wykonały setki tysięcy cykli. W końcu wyprodukowano prototyp VOSS, który umożliwił walidację technologii koła zamachowego z betonu sprężonego.

Kierownica Energiestro składa się z betonowego cylindra (1) naprężonego uzwojeniem z włókna szklanego. Jest w stanie wytrzymać dużą prędkość obrotową, aby magazynować energię w postaci kinetycznej. Silnik/alternator (2) umożliwia przekazanie energii elektrycznej na koło zamachowe (przyspieszenie), a następnie jej odzyskanie (hamowanie). Łożyska dolne (3) i górne (4) są łożyskami kulkowymi. Pasywny ogranicznik magnetyczny (5) podtrzymuje ciężar kierownicy. Uszczelniona obudowa (6) utrzymuje koło zamachowe w próżni, aby wyeliminować tarcie powietrza. Przetwornik elektroniczny (nie pokazany) przekształca napięcie prądu stałego z generatora fotowoltaicznego na napięcie prądu przemiennego o wysokiej częstotliwości dla silnika/alternatora.

Przewaga kół zamachowych nad akumulatorami

  1. Nieograniczona żywotność w przeciwieństwie do żywotności baterii, która nie przekracza kilku tysięcy cykli.
  2. Niewrażliwość na temperaturę – baterie nie lubią ekstremalnych temperatur.
  3. Brak materiałów toksycznych i strategicznych – ołów, kadm, lit, kobalt, występujących w bateriach.
  4. Kanały recyklingu już na miejscu.

Koło zamachowe VOSS firmy Energiestro (Solar Storage Flywheel) zapewnia taką samą usługę przechowywania jak akumulator stacjonarny, ale ma tę zaletę, że ma nieograniczoną żywotność. W praktyce koło zamachowe będzie działać przez ponad 30 lat i wykonać ponad milion cykli, podczas gdy bateria jest ograniczona do kilku lub kilkunastu lat i kilku tysięcy cykli. Koszt przechowywania przez koło zamachowe Energiestro jest zatem znacznie niższy niż koszt akumulatora.

Energiestro zaoferuje dla każdej pojemności trzy moce nominalne odpowiadające ładowaniu lub rozładowaniu w czasie 15 min, 1 h lub 5 h. W przypadku całodobowego magazynowania energii słonecznej optymalny stosunek pojemności w kilowatogodzinach do mocy w kilowatach wynosi 5 h (np. koło zamachowe o mocy 10 kW będzie miało pojemność 50 kWh).

Energiestro planuje wyprodukować gamę kół zamachowych o pojemności magazynowej od 10 do 50 kWh.
Pojemność Średnica [m] Wysokość [m] Masa [t] Moc [kW]

10 kWh         1,3                     2,5                       6,2            do 40

20 kWh         1,6                    3,1                        12              4 do 80

50 kWh         2,2                    4,3                       30              10 do 200

Energiestro to innowacyjna francuska firma wspierana przez BPI France, Region Bourgogne-Franche-Comté i Region Centralny, zwycięzca Światowego Konkursu Innowacji 2030 w 2014 r., konkursu EDF PULSE w 2015 r. oraz konkursu Shell-liveWire w 2018 r. Energiestro uzyskała w 2016 r. również znak jakości Seal of Excellence od Komisji Europejskiej.

Źródło: Energiestro

Zaprenumeruj Magazyn Fotowoltaika