Schwungrad Autoteile (Schwungscheibe)

Was ist ein Schwungrad und wie funktioniert es?

Ein Schwungrad ist im Wesentlichen eine mechanische Batterie, die aus einer um eine Achse rotierenden Masse besteht. Es speichert Energie in Form von kinetischer Energie und beschleunigt einen Rotor auf sehr hohe Drehzahlen und hält die Energie im System als Rotationsenergie aufrecht. Der Schwungrad-Energiespeicher ist eine vielversprechende Technologie zum Ersatz herkömmlicher Blei-Säure-Batterien als Energiespeichersysteme. Die meisten modernen Hochgeschwindigkeits-Schwungrad-Energiespeichersysteme bestehen aus einem riesigen rotierenden Zylinder, der von magnetisch schwebenden Lagern auf einem Stator (dem stationären Teil eines Rotationssystems) getragen wird. Diese Lager sind Permanentmagnete, die das Gewicht des Schwungrades durch Abstoßungskräfte tragen und mit Elektromagneten stabilisiert werden.

Das Schwungrad - Theorie und Praxis

Beispiel Foto: Schwungrad

Hochgeschwindigkeits-Schwungrad-Energiespeichersysteme nutzen kinetische Energie, die in einer Rotationsmasse mit geringen Reibungsverlusten gespeichert ist. Früher aus Stahl gefertigt, bestehen Schwungräder heute aus einem Kohlefaserverbundwerkstoff, der eine hohe Zugfestigkeit aufweist und viel mehr Energie speichern kann. Die im Schwungrad gespeicherte Energiemenge ist eine Funktion des Quadrats seiner Drehzahl und seiner Masse, so dass höhere Drehzahlen wünschenswert sind. Das Drehen mit der maximal möglichen Geschwindigkeit führt zu einem optimalen Energie-Masse-Verhältnis. Das Schwungrad ist dann jedoch erheblichen Zentrifugalkräften ausgesetzt und kann bei niedrigerer Drehzahl als Materialien mit geringerer Dichte zum Versagen neigen.

Hochgeschwindigkeits-Schwungrad-Energiespeichersysteme arbeiten im Vakuum, um Luftwiderstand, Reibung und Energieverlust zu reduzieren, und sind mit einem Motorgenerator verbunden, der über eine fortschrittliche Leistungselektronik mit dem Stromnetz interagiert. Sie werden im Stromnetzspeicher als Reserve für die momentane Netzfrequenzregelung und zum Ausgleich plötzlicher Änderungen zwischen Angebot und Verbrauch verwendet. Wenn also kurzfristiger Notstrom erforderlich ist, weil der Stromverbrauch schwankt oder verloren geht.

Der elektrische Energieeintrag wird verwendet, um den Rotor mithilfe des eingebauten Motorgenerators auf Drehzahl zu beschleunigen. Durch die Trägheit kann sich der Rotor weiterdrehen und die resultierende kinetische Energie wird in Elektrizität umgewandelt. Energie wird entladen, indem kinetische Energie mit demselben Motor wie ein Generator entnommen wird.

Es ist jedoch keine primäre Stromerzeugungsquelle. Zusätzliche Leistung im Netz wird auf das Schwungrad übertragen und verwendet, um sie in Bewegung zu setzen. Wenn der Strom später benötigt wird, wird der Impuls des Schwungrads verwendet, um Strom zu erzeugen, der in das Netz zurückgespeist wird.

Defekte & Probleme am Schwungrad

Ein Schwungrad ist aufgrund seiner robusten Konstruktion extrem langlebig. Das heißt nicht, dass Probleme nicht auftreten können, nur dass sie weniger häufig sind. Zu den häufigsten Schwungradproblemen, die auftreten können, gehört die Kontamination. Eine undichte hintere Hauptkurbelwellendichtung oder eine vordere Eingangswellendichtung des Getriebes kann Öl auf das Schwungrad lecken. Es verursacht Kupplungsschlupf und übermäßige Reibung und Hitze. Es kann zu Verwerfungen oder Hot Spots kommen, die beim Einrücken und Beschleunigen zu Vibrationen führen. In äußerst seltenen Fällen kann ein Schwungrad aufgrund der harten Verwendung in Hochleistungs- oder Schwerlastfahrzeugen reißen.

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