TrägheitsspeicherSysteme

TrägheitsspeicherSysteme sind Energiespeichersysteme, die kinetische Energie einer rotierenden Masse speichern. Die gespeicherte Energie beträgt E = 1/2 I ω^2, wobei I das Trägheitsmoment und ω die Rotationsgeschwindigkeit ist. Sie liefern sehr kurze, leistungsstarke Energiespitzen und eignen sich zur Glättung von Leistungsfluktuationen oder als Puffer in USV-Systemen.

Technischer Aufbau: Ein Rotor aus Stahl oder Verbundwerkstoffen rotiert in einem Gehäuse, oft in einer Vakuumkammer. Lagerung kann konventionell oder als Magnetlager erfolgen; Magnetlager minimieren Reibung. Moderne Systeme nutzen Magnetschwebe, dichte Gehäuse und integrierte Leistungselektronik, um Drehzahl und Energie präzise zu kontrollieren. Gehäusekonstruktionen dienen außerdem der Sicherheit bei Rotorbruch.

Anwendungen: TrägheitsspeicherSysteme kommen in der Netzstabilisierung (Frequenzregelung), in USV-Anlagen sowie zur Glättung von Lastspitzen in der Industrie. In der Verkehrstechnik unterstützen sie Rekuperation und liefern kurze Leistungsimpulse bei Beschleunigung oder Netz- bzw. Fahrzeugantrieb, wodurch Synchronisation und Zuverlässigkeit verbessert werden.

Vorteile und Herausforderungen: Vorteile sind hohe Zyklenlebensdauer, schnelle Reaktionszeiten und hohe Leistungsdichte. Nachteile umfassen eine relativ geringe gravimetrische Energiedichte im Vergleich zu chemischen Speichern, mechanische Komplexität und Sicherheitsrisiken bei Rotorbruch. Kosten- und Sicherheitsaspekte beeinflussen die Wirtschaftlichkeit.

Stand der Technik: Der Fortschritt konzentriert sich auf Leichtbau, effizientere Lager- und Schutzsysteme sowie fortschrittliche Leistungselektronik. Zukünftige Anwendungen liegen in größeren Netzen, hybriden Antrieben und Notfallspeichern, die schnelle, wiederholte Energieabgabe erfordern.