Schwungradspeicher – mechanisch Energie speichern

Schwungradspeicher – mechanisch Energie speichern
Wer heute weite Strecken auf der Landstraße oder an der Küste entlang
zurücklegt, der passiert unweigerlich über ein hohes Aufgebot an
Windparks. Erneuerbare Energien werden zum immer größeren Standbein
der Stromversorgung, müssen aber durch Stromspeicher unterstützt
werden. Auch die kurzzeitige Stabilisierung der Stromversorgung gehört
zu den Herausforderungen der heutigen Zeit. Schwungradspeicher können
hierzu beitragen.
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zur
Funktionsweise
Anwendungsbereichen
sowie
zu
Vorteilen
und
Nachteilen
Schwungradspeichern.
und
von
Das Schwungradspeicher-Modell T2 | © rosseta Technik GmbH
Hintergrund der Schwungradspeicher
Erkenntnisse über Mechanik in der Physik reichen weit in die Vergangenheit zurück und so ist auch die Erhaltung des Drehimpulses seit
langer Zeit bekannt. Auf ihr fußt der Einsatz des Schwungradspeichers, einer bewährten Technologie, die von jeher zur
unterbrechungsfreien Stromversorgung von Maschinen beigetragen hat.
Im Vergleich zu Batterien oder Druckluftspeichern, welche aufgrund ihrer längeren Lade- und Entladezeiten nur für länger vorhersagbare
Stromschwankungen eingesetzt werden, ist es durch Schwungradspeicher möglich, innerhalb von Bruchteilen von Sekunden auf Lücken in
der Stromversorgung zu reagieren. Das Schwungrad dient daher bei sogenannten unterbrechungsfreien Stromversorgungsanlagen (USVAnlagen) zur Lieferung von Notstrom.
Aufbau und Funktionsweise von Schwungradspeichern
Kernstück des Schwungradspeichers bildet das Schwungrad, welches durch einen mechanischen Anschluss mit der elektrischen Maschine
verbunden ist. Ein einfacher und effektiver Ansatz: Schwungradspeicher speichern Energie in Form von Rotationsenergie. Sobald Energie
gespeichert werden soll, wird das Schwungrad via Strom in Bewegung gesetzt. Soll dieser nun wieder abgerufen werden, wird es wieder
abgebremst, wodurch Energie zurückgewonnen und Strom erzeugt werden kann.
Vorteile von Schwungradspeichern
Die extrem schnellen Ladungs- und Entladungszeiten bei sehr hohen Leistungen prädestinieren den Schwungradspeicher geradezu
zum Ausgleichen von Stromausfällen. Die Zugriffszeiten liegen bei diesem Stromspeicher im Millisekundenbereich.
Als Kurzzeitspeicher erreicht der Schwungradspeicher einen besonders hohen Wirkungsgrad, der bei 90 bis 95 Prozent liegt.
Schwungradspeicher sind wartungsarm und besitzen eine lange Lebensdauer, die je nach Modell knapp 20 Jahre beträgt.
Der Schwungradspeicher ist ökologisch unbedenklich und der Stromspeicher wird geräusch- und emissionsfrei betrieben.
Schwungradspeicher verfügen über eine große Energiespeicherkapazität.
Nachteile von Schwungradspeichern
Trotz geringer Betriebskosten bei diesem Stromspeicher, sind die Investitionskosten für einen Schwungradspeicher hoch und
beispielsweise im Vergleich mit Batterien deutlich teurer.
Beim Schwungradspeicher findet eine sehr hohe Selbstentladung statt – bis zu 20 Prozent in einer Stunde. Da Schwungradspeicher
allerdings als Kurzzeitspeicher im Sekundenzeitraum eingesetzt werden, spielt dies eine weniger große Rolle.
Schwungradspeicher haben aufgrund ihres Aufbaus ein hohes Gewicht.
Anwendungsbereiche von Schwungradspeichern
Es wird schon durch die Vor- und Nachteile deutlich: Schwungradspeicher sind als Kurzzeitspeicher geeignet und finden ihre
Einsatzgebiete daher häufig in Nischen des Speicherns von Strom. Diese betreffen Anwendungen mit einem stark dynamischen Verhalten
beim Energiebedarf.
Verkehrsbetriebe können die effektiven Stromspeicher nutzen, um Bremsenergie beim Halt von Straßenbahnen zu speichern und diese im
Anschluss beim Anfahren wieder abzugeben. In der Automobilindustrie, gerade beim Rennfahren wird sich diese Eigenschaft von
Schwungradspeichern zunutze gemacht, weil hier eine besonders schnelle Abfolge von Ent- und Beschleunigung stattfindet. Mittels
Schwungradspeicher können so sehr hohe Leistungen binnen kurzer Zeit erzielt werden, was gerade in diesem Bereich vorteilhaft ist.
Im Zuge der erneuerbaren Energien werden Schwungräder vor allem für Windkraftanlagen und zum Ausgleich von Windlöchern
eingesetzt. Schon 2004 fand der Einsatz eines Schwungrades in Norwegen in
Verbindung mit Windrädern statt. Auch in den USA wird der Einsatz des
Schwungrades zur Stabilisierung von Schwankungen im Stromnetz und als
effizienter Pufferspeicher für Kraftwerke mit Erfolg betrieben.
Der Schwungradspeicher in der Zukunft
Die Änderung der Energieversorgung und der zunehmende Anteil erneuerbarer
Energiequellen ist bei der Nachfrage nach Stromspeichern deutlich spürbar.
Schwankungen im Stromnetz treten stärker und häufiger auf, wodurch zahlreiche
Querschnitt eines Schwunradspeichers | © rosseta Technik GmbH
neue Speicherlösungen gesucht und entwickelt werden müssen. Zur Überbrückung
von kurzzeitigen Stromausfällen soll auch der Schwungradspeicher in Zukunft weiter
ausgebaut werden. Gerade im Bereich der Windkraft gibt es hier zahlreiche Ansätze, Gebrauch vom Schwungradspeicher zu machen.
Der Ausbau des Schwungrades in Deutschland verläuft bisher wenig angeregt. Positive Erfahrungen aus dem Ausland und weitere
Forschung versprechen allerdings den Erfolg dieses Stromspeichers.
Schwungradspeicher für die Photovoltaikanlage
Schon 1988 wurde an der University of Ottawa ein System zum Speichern von in Photovoltaikanlagen erzeugtem Strom entwickelt, bei dem
der Stromspeicher dem Betrieb von Signaleinrichtungen beim Küstenschutz diente.
A l s Stromspeicher für die Photovoltaikanlage im Eigenheim kommen allerdings andere Speichertechnologien, insbesondere
Bleiakkus oder Lithium-Ionen-Akkus in Frage. Hier finden Sie weitere Informationen zu Stromspeichern, die sich für die Photovoltaikanlage
eignen.
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Geschrieben von:
Philipp Kloth
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