Der SchwungradEnergiespeicher in Vision und. Praxis

Transkript

1 Der SchwungradEnergiespeicher in Vision und Praxis Vortrag 07.September 206 Physikalische Gesellschaft zu Berlin im Magnus-Haus Dr.rer.nat. Frank Täubner Derenburg

2 Kapitel Stand der Technik Einsatzbeispiele für Energiespeicher 2 Blick in die Zukunft: Was dürfen wir von Schwungrädern erwarten? 3 Auf der Suche nach der Idealform 4 Die Energiespeicher der rosseta Technik GmbH 5 Neue Ideen für Schwungradspeicher Seite 2 Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept. 206

3 Kapitel Stand der Technik 0 0 Energie [Wh] 0 Superkondensator 5,5 V 25 Ws 0,7 Wh/kg 0, 0,0 0 0,0 0, 0 0 Leistung [W] Wh = W Superkondensator Seite 3 Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept

4 Kapitel Stand der Technik 0 0 Blei-Akku 2 V 2 W 204 Wh 33 Wh/kg Energie [Wh] 0 0, 0,0 0 0,0 0, 0 0 Leistung [W] Wh = W Superkondensator Blei-Gel-Akku Seite 4 Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept

5 Kapitel Stand der Technik 0 Li-Ionen-Akku 3,7 V 4, Wh 78 Wh/kg 0 Energie [Wh] 0 0, 0,0 0 0,0 0, Leistung [W] Wh = W Superkondensator Blei-Gel-Akku Li-Ionen-Akku Seite 5 Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept

6 Kapitel Stand der Technik 0 Li-Ionen-Akku 0,8 V 28 Wh 56 Wh/kg 0 Energie [Wh] 0 0, 0,0 0 0,0 0, Leistung [W] Wh = W Superkondensator Blei-Gel-Akku Li-Ionen-Akku Seite 6 Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept

7 Kapitel Stand der Technik 0 0 Li-Ionen-Akku 36 V 250 W 28 Wh 58 Wh/kg Energie [Wh] 0 0, 0,0 0 0,0 0, Leistung [W] Wh = W Superkondensator Blei-Gel-Akku Li-Ionen-Akku Seite 7 Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept

8 Kapitel Stand der Technik 0 0 Li-Ionen-Akku 2,5 kw 4,6 kwh 67 Wh/kg Zyklen Speicher für Solaranlagen Energie [Wh] 0 0, 0,0 0 0,0 0, Leistung [W] Wh = W Superkondensator Blei-Gel-Akku Li-Ionen-Akku Seite 8 Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept

9 Kapitel Stand der Technik 0 0 Li-Ionen-Akku 25 kw 8,8 kwh 82 Wh/kg Zyklen Energie [Wh] 0 0, 0,0 0 0,0 0, Leistung [W] BMW i3 Wh = W Superkondensator Blei-Gel-Akku Li-Ionen-Akku Seite 9 Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept

10 Kapitel Stand der Technik 0 0 Energie [Wh] 0 Schwungrad 0 kw 3 Wh 0, 0,0 0 0,0 0, 0 0 Leistung [W] Wh = W Blei-Gel-Akku Superkondensator Li-Ionen-Akku Schwungrad Seite 0 Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept

11 Kapitel Stand der Technik 0 0 Energie [Wh] 0 0, automatisches KleinteilHochregallager (Jungheinrich) Schwungrad 30 kw 6 Wh 0,0 0 0,0 0, 0 Leistung [W] Wh = W Blei-Gel-Akku Superkondensator Li-Ionen-Akku 0 0 Diese Anwendung ist bisher noch nicht erschlossen. Schwungrad Seite Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept

12 Kapitel Stand der Technik 0 0 Energie [Wh] 0 Magnet-Motor GmbH München Diesel-elektrischer Hybridantrieb für Stadtbusse Schwungrad 50 kw 2 kwh (988) 0, 0,0 0 0,0 0, 0 0 Leistung [W] Wh = W Blei-Gel-Akku Superkondensator Li-Ionen-Akku Schwungrad Seite 2 Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept

13 Kapitel Stand der Technik 0 0 Energie [Wh] 0 Schwungrad,6 MW 4,7 kwh (998) 0, 0,0 0 0,0 0, 0 0 Leistung [W] Piller GmbH Osterode AnlagenWhzur = Wunterbrechungsfreien Superkondensator Stromversorgung (USV) Blei-Gel-Akku Li-Ionen-Akku Schwungrad Seite 3 Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept

14 Kapitel Stand der Technik 0 0 Energie [Wh] 0 Schwungrad 200 kw 0,8 kwh (2006) 0, 0,0 0 0,0 Vycon USA 0, USV-Anlagen 0 0 Leistung [W] Wh = W Blei-Gel-Akku Superkondensator Li-Ionen-Akku Schwungrad Seite 4 Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept

15 Kapitel Stand der Technik Seite 5 Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept. 206

16 Kapitel Stand der Technik 0 0 Energie [Wh] 0 rosseta Technik GmbH Schwungrad 500 kw 6 kwh (2006) 0, 0,0 0 0,0 0, 0 0 Leistung [W] Wh = W Blei-Gel-Akku Superkondensator Li-Ionen-Akku Schwungrad Seite 6 Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept

17 Kapitel Stand der Technik 0 0 Energie [Wh] 0 Schwungrad kw 25 kwh (204) 0, Beacon Power (USA) 0,0 Netzstabilisierung hier in Hazle Township 0 0,0 0, 0 0 Leistung [W] Wh = W Blei-Gel-Akku Superkondensator Li-Ionen-Akku Schwungrad Seite 7 Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept

18 Kapitel Stand der Technik 0 0 Energie [Wh] 0 Schwungrad kw 25 kwh (204) 0, 0,0 0 0,0 0, 0 0 Leistung [W] Wh = W Blei-Gel-Akku Superkondensator Li-Ionen-Akku Schwungrad Seite 8 Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept

19 Kapitel Stand der Technik 0 0 Energie [Wh] 0 Schwungrad kw 25 kwh (204) 0, 0,0 0 0,0 0, 0 0 Leistung [W] Wh = W Blei-Gel-Akku Superkondensator Li-Ionen-Akku Schwungrad Seite 9 Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept

20 Kapitel Stand der Technik 0 0 Energie [Wh] 0 0, 0,0 0 0,0 0, 0 0 Leistung [W] Wh = W Blei-Gel-Akku Superkondensator Li-Ionen-Akku Schwungrad Seite 20 Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept

21 Kapitel Stand der Technik Superkondensator Schwungrad Blei-Akku Li-Ionen-Akku.. 4 Wh/kg 0 Wh/kg Wh/kg Wh/kg spezifisches Leistungsvermögen kw/kg.. 2 kw/kg 0,03 kw/kg 0,3.. 5 kw/kg Temperaturbereich C C C unbegrenzt Jahre Jahre unbegrenzt Wochen Stunden Monate Monate /kwh 380 /kwh 600 /kwh spezifische Energiespeichervermögen Lebensdauer Jahre zulässige Zyklenzahl Selbstentladung Preis Seite 2 Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept. 206

22 Kapitel 2 Blick in die Zukunft Material Energie einer Scheibe Durchmesser d und Höhe h maximale Spannung isorop (z.b. Stahl) d4 h ² / 32 ² d² / 9,7 anisorop (z.b. Faserverbund) d4 h ² / 32 ² d² / 4 Seite 22 Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept. 206

23 Kapitel 2 Blick in die Zukunft Material Energiespeicher- Preis Vermögen Wh/kg /kwh Kohlenstofffaser hochfest normal Glasfasern,9 600 Stahl 6,4 500 Neue Anwendungen für Schwungradspeicher können auch in Zukunft nicht erschlossen werden. Seite 23 Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept. 206

24 Kapitel 3 Suche nach der Idealform Konstruktion der Schwungmasse Seite 24 Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept. 206

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26 Kapitel 3 Suche nach der Idealform Konstruktion der Schwungmasse Seite 26 Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept. 206

27 Kapitel 3 Suche nach der Idealform Konstruktion der Schwungmasse Seite 27 Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept. 206

28 Kapitel 3 Suche nach der Idealform Konstruktion der Lagerung Magnetlager Spindellager Lagerreibung keine 0,5 bis 2 kw Platzbedarf erheblich sehr gering Steifigkeit nur für stationären Einsatz sehr gut, auch für Stöße in Fahrzeugen geeignet Zubehör aufwendige Elektronik und Sensoren und Notlauflager Ölkreislauf mit Pumpe und Filter Betriebssicherheit bei Steuerungsausfall Totalverlust sehr sicher Seite 28 Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept. 206

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30 Kapitel 3 Suche nach der Idealform Anordnung von Motor und Schwungmasse Platzbedarf Nutzung der Faserfestigkeit Energiespeicherung des Faserverbundes integriert getrennt etwas geringerer nur zu 30 % % 22 Wh/kg Fertigung einfacher Sicherheit hoch belastete Stahlteile 65 Wh/kg mechanisch aufwendiger sehr sicher Seite 30 Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept. 206

31 Kapitel 4 Die Speicher der rosseta Technik GmbH T2 Zeitraum der Entwicklung 2000 bis 2006 Verkauf 4 Stück Leistung bis 500 kw Energieinhalt 6 kwh Drehzahl U/min Rotordurchmesser 700 mm Seite 3 Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept. 206

32 Kapitel 4 Die Speicher der rosseta Technik GmbH T2 Zeitraum der Entwicklung 2000 bis 2006 Verkauf 4 Stück Leistung bis 500 kw Energieinhalt 6 kwh Drehzahl U/min Rotordurchmesser 700 mm Seite 32 Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept. 206

33 Kapitel 4 Die Speicher der rosseta Technik GmbH T2 Zeitraum der Entwicklung 2000 bis 2006 Verkauf 4 Stück Leistung bis 500 kw Energieinhalt 6 kwh Drehzahl U/min Rotordurchmesser 700 mm Seite 33 Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept. 206

34 Kapitel 4 Die Speicher der rosseta Technik GmbH T4 Zeitraum der Entwicklung 200 bis 203 Verkauf - Leistung bis 200 kw Energieinhalt 2 kwh Drehzahl U/min Rotordurchmesser 360 mm Seite 34 Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept. 206

35 Kapitel 4 Die Speicher der rosseta Technik GmbH T4 Zeitraum der Entwicklung 200 bis 203 Verkauf - Leistung bis 200 kw Energieinhalt 2 kwh Drehzahl U/min Rotordurchmesser 360 mm Seite 35 Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept. 206

36 Kapitel 4 Die Speicher der rosseta Technik GmbH T4 Zeitraum der Entwicklung 200 bis 203 Verkauf - Leistung bis 200 kw Energieinhalt 2 kwh Drehzahl U/min Rotordurchmesser 360 mm Seite 36 Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept. 206

37 Kapitel 4 Die Speicher der rosseta Technik GmbH T5 Zeitraum der Entwicklung 200 bis 203 Verkauf - Leistung bis kw Gewicht 30 kg Energieinhalt 680 kws Drehzahl U/min Rotordurchmesser 360 mm Anwendung Rennsport Entwicklung angebrochen Seite 37 Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept. 206

38 Kapitel 4 Die Speicher der rosseta Technik GmbH T5 Zeitraum der Entwicklung 200 bis 203 Verkauf - Leistung bis kw Gewicht 30 kg Energieinhalt 680 kws Drehzahl U/min Rotordurchmesser 360 mm Anwendung Rennsport Entwicklung angebrochen Seite 38 Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept. 206

39 Kapitel 4 Die Speicher der rosseta Technik GmbH T3 Zeitraum der Entwicklung 2006 bis 2008 Verkauf 6 Stück Leistung 3 bis 5 kw Energieinhalt 420 kws Drehzahl U/min Rotordurchmesser 340 mm Seite 39 Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept. 206

40 Kapitel 4 Die Speicher der rosseta Technik GmbH T3 Zeitraum der Entwicklung 2006 bis 2008 Verkauf 6 Stück Leistung 3 bis 5 kw Energieinhalt 420 kws Drehzahl U/min Rotordurchmesser 340 mm Seite 40 Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept. 206

41 Kapitel 4 Die Speicher der rosseta Technik GmbH T6 Zeitraum der Entwicklung 2009 bis 205 Verkauf Leistung 2 Stück 0 bis 5 kw Energieinhalt 45 kws Drehzahl U/min Rotordurchmesser 2 mm Seite 4 Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept. 206

42 Kapitel 4 Die Speicher der rosseta Technik GmbH T6 Zeitraum der Entwicklung 2009 bis 205 Verkauf Leistung 2 Stück 0 bis 5 kw Energieinhalt 45 kws Drehzahl U/min Rotordurchmesser 2 mm Seite 42 Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept. 206

43 Kapitel 4 Die Speicher der rosseta Technik GmbH PKW-Modul Zeitraum der Entwicklung 202 bis 203 Verkauf Stück Einsatz Versuche mit Pkw Leistung bis 60 kw Energieinhalt 280 kws Gewicht 43 kg Drehzahl U/min Rotordurchmesser 20 mm Seite 43 Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept. 206

44 Kapitel 4 Die Speicher der rosseta Technik GmbH PKW-Modul Zeitraum der Entwicklung 202 bis 203 Verkauf Stück Einsatz Versuche mit Pkw Leistung bis 60 kw Energieinhalt 280 kws Gewicht 43 kg Drehzahl U/min Rotordurchmesser 20 mm Seite 44 Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept. 206

45 Kapitel 4 Die Speicher der rosseta Technik GmbH PKW-Modul Zeitraum der Entwicklung 202 bis 203 Verkauf Stück Einsatz Versuche mit Pkw Leistung bis 60 kw Energieinhalt 280 kws Gewicht 43 kg Drehzahl U/min Rotordurchmesser 20 mm Seite 45 Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept. 206

46 Kapitel 5 Neue Ideen für Schwungradspeicher Anwendung: Netzstabilisierung Leistung bis kw Energieinhalt 0 kwh Faser-Gewicht 80 kg Drehzahl U/min Rotordurchmesser 590 mm Rotorhöhe 920 mm Seite 46 Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept. 206

47 Kapitel 5 Neue Ideen für Schwungradspeicher Anwendung: Netzstabilisierung Elektronik Vakuumsystem Betondeckel mit Verschluss Stahlrohr Verdrehsicherung und elastische Auflage vorgefertigtes Betonrohr mit Innenbeschichtung Seite 47 Vortrag vor der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin Sept. 206

48 Ich habe eine umfassende Beschreibung der Schwungradspeicher der rosseta Technik und ihrer Besonderheiten verfasst, wenn Sie daran Interesse haben, senden Sie mir eine an oder rufen mich an : Ich sende Ihnen dann ein Exemplar zu. Ich werde mich freuen, wenn die unter Mühen erarbeiteten Erfahrungen neue Nutzer finden. Frank Täubner

49 Uran Steinkohle Braunkohle Gas Wasser