Flywheelteknologiat

Flywheelteknologiat ovat energianvarastojärjestelmiä, joissa energia tallennetaan pyörivään massaan. Pyörimisliikkeen kineettinen energia voidaan vapauttaa nopeasti tarpeen mukaan, ja järjestelmät voivat tarjota sekä suuria tehoja että nopeaa vasteaikaa. Flywheelien käyttö perustuu siihen, että pyörän momentti I ja pyörimisnopeus ω määrittävät tallennetun energian E 1/2 I ω^2.

Pääperiaatteen lisäksi flywheelien suunnittelussa kiinnitetään huomiota vähäisiin häviöihin ja turvallisuuteen. Eri roottorimateriaaleilla, kuten teräksellä tai hiilikuidulla, on erilaiset voimahahmot ja energiaetäisyydet. Korkeat pyörimisnopeudet sekä tyhjiöön asetettu roottori ja magneettiset tai erittäin pienien kitkalaakereiden käyttö pienentävät mekaanisia häviöitä. Magneettiset laakerit ja tyhjiötilat ovat yleisiä ratkaisuja, jotka parantavat pyörimisajan pituutta ja tehokkuutta.

Tyypillisiä flywheel-teknologioita ovat mekaaniset flywheelit sekä niihin liittyvät järjestelmät, joissa roottori on valmistettu vahvistetuista materiaaleista ja on tuettu magnetisesti tai vaativissa sovelluksissa kehittyneiden laakereiden avulla. Flywheelien suunnittelua ohjaavat tiukkojen turvallisuusvaatimusten lisäksi lämpötilan hallinta ja jäähdytys, koska suurissa tehoissa tapahtuu merkittäviä lämpövuotoja.

Sovelluksia ovat energiavarastointi sähköverkkojen vakauden parantamiseksi, pikateholähteet ja UPS-järjestelmät, regeneratiivinen jarrutus rautatiellä ja ajoneuvoissa sekä avaruus- ja ilmailu­teknologiat. Flywheel-teknologiat tarjoavat pitkäikäisyyttä, nopean vasteen ja korkean syklisyyskyvyn, mutta haasteina ovat energian tiheys, kokonaiskustannukset ja turvallisuusriskit roottorin mahdollisen vioittumisen yhteydessä. Tulevaisuudessa kehitys keskittyy kevyempiin materiaaleihin, magneettisiin laakerityyppeihin sekä hybridi­järjestelmiin, joissa flywheel tukee sähköjärjestelmän tai akkujen suorituskykyä.