Schwungrad Speicher
Schon sehr früh erkannte man das Gesetz zur Erhaltung des Drehimpulses. Obwohl es noch niemand in Worte fasste wusste man, dass man mit Hilfe von Schwungmassen oder Schwungscheiben Energie speichern kann. Man nutzte den Energiespeicher Schwungrad zum Beispiel indem man Scheiben mit großem Trägheitsmoment in Rotation versetzte und auf ihnen töpferte. Die ersten Schwungscheiben wurden bereits 6000 Jahre vor Christus eingesetzt. Man nutzte sie in China zur Fadenherstellung in Form von kleinen Spindeln. Später nutzten die fahrenden Scherenschleifer die Technologie des Schwungrades indem sie einen runden Schleifstein, der durch sein Gewicht gleichzeitig Schwungrad war, durch einen Pedalantrieb leicht in Rotation halten konnten.
Torpedoantrieb
Das erste rein zur Energiespeicherung verwendete Schwungrad bestand aus Stahl und wurde 1883 von John A. Howell entwickelt. Es wog 160kg und hatte einen Durchmesser von 45cm. Beschleunigte man es auf 21000 U/min konnte es so viel Energie speichern, dass es möglich war, ein Torpedo 1,5km weit 55km/h schnell
durch das Wasser zu befördern.
Bereits 13 Jahre später setzte man bei AEG zum Abfangen von Lastspitzen ein Schwungrad mit einer Dicke von 1m und einem Durchmesser von 4m ein. Dieses speicherte rund 166 kWh.
1992 entwickelte man in Amerika eine Schwungradspeicheranlage innerhalb eines Satelliten. Dieser umkreist die Erde in einer nahen Umlaufbahn. Innerhalb der 60 Minuten, in denen der Satellit auf der Sonnenseite entlang fliegt, wird die Speicheranlage aufgeladen. Die gespeicherte Energie gibt das System dann über die 30 Minuten, in denen der Satellit die Schattenseite der Erde überquert wieder an den Satelliten ab. Es versorgt während dieser halben Stunde die Bordelektronik mit Energie.
durch das Wasser zu befördern.
Ein echtes Schwergewicht
1911 installierte man in Italien an einer elektrifizierten Bahnstrecke ein Schwungrad, das einen Speicherinhalt von 34kWh hatte und 44 Tonnen wog.Bereits 13 Jahre später setzte man bei AEG zum Abfangen von Lastspitzen ein Schwungrad mit einer Dicke von 1m und einem Durchmesser von 4m ein. Dieses speicherte rund 166 kWh.
Mechanisch gespeicherte Energie
1988 entwickelte man in Ottawa ein System zur Speicherung von elektrischer Energie, die aus Photovoltaikanlagen gewonnen wurde und dem Betrieb von Signaleinrichtungen beim Küstenschutz diente. Dieses System nutzte ebenfalls den Energiespeicher Schwungrad. Die Schwungscheibe bestand im Inneren aus einer Nabe aus Aluminium. Die Schwungmasse um die Nabe war ein Kunststoff, der mit Glas- und Kohlefasern verstärkt wurde. Sie wog ca. 186kg. Bei 23000U/min kann dieses System 8,5kWh speichern. Das bedeutet man kann damit zum Beispiel eine 50Watt-Leuchte für 170h betreiben ohne auf die Sonne angewiesen zu sein.1992 entwickelte man in Amerika eine Schwungradspeicheranlage innerhalb eines Satelliten. Dieser umkreist die Erde in einer nahen Umlaufbahn. Innerhalb der 60 Minuten, in denen der Satellit auf der Sonnenseite entlang fliegt, wird die Speicheranlage aufgeladen. Die gespeicherte Energie gibt das System dann über die 30 Minuten, in denen der Satellit die Schattenseite der Erde überquert wieder an den Satelliten ab. Es versorgt während dieser halben Stunde die Bordelektronik mit Energie.
Pufferung von Netzausfällen
Um elektrische Energie über kurze Zeit zu speichern und ununterbrochene Stromversorgung zu gewährleisten werden in den meisten Fällen Akkumulatorblöcke oder Notstromaggregate verwendet. 1996 entwickelt jedoch in Texas ein Unternehmen unter dem Label CleanSource einen Schwungradspeicher, der eine saubere Alternative zu den herkömmlichen Methoden bietet. Die Leistungen liegen mittlerweile in einem Spektrum von 100kW und 2MW. Die Schwungräder dieser Speicher sind so gelagert, dass sie sehr leise und reibungsarm rotieren können. Der Wirkungsgrad soll laut Angaben der Firma bei 99% liegen.
Das Problem der Lagerung
Die Entwicklung der Lager für diese Schwungradspeicheranlagen erreichte 1994 seinen Höhepunkt als Wissenschaftler am Argonne National Laboratory bekannt geben, ein nahezu reibungsloses Lager entwickelt zu haben. Es besteht aus Dauermagneten, welche über dem Magnetfeld eines Supra-Leiters schweben. Mit einem Reibungskoeffizient von 0,0000009 liegt dieses Lager einige tausendmal unter dem eines der reibungsärmsten Kugellager.
