FoodPro Preloader

Snu opp juiceet: Nytt svinghjul hever håp om energilagring Gjennombrudd


Fornybare energikilder kan være verdens primære energikilde hvis bare noen kunne løse lagringsproblemet - hvordan lagre mye strøm billig på bred skala? Batteriene er for dyre og varer ikke lenge nok. Pumped hydro er billig, men ikke mulig for de fleste steder. Termisk lagring er lovende, men fortsatt for dyrt eller vanskelig å skalere. Komp

Fornybare energikilder kan være verdens primære energikilde hvis bare noen kunne løse lagringsproblemet - hvordan lagre mye strøm billig på bred skala? Batteriene er for dyre og varer ikke lenge nok. Pumped hydro er billig, men ikke mulig for de fleste steder. Termisk lagring er lovende, men fortsatt for dyrt eller vanskelig å skalere. Komprimert luft er billig og skalerbar, men ikke effektiv nok (selv om LightSail, et nytt selskap støttet av Peter Thiel, Vinold Khosla og Bill Gates, håper å endre det). Og hva med flywheels? Den største spilleren, Beacon Power, gikk konkurs i 2011.

Flywheels kan imidlertid få et andre liv, men. Silicon Valley oppfinner Bill Gray har et nytt svinghjul design som vil levere distribuert og svært skalerbar lagring for rundt $ 1, 333 per kilowatt, noe som gjør den konkurransedyktig med pumpet hydro og trykkluft. Med en effektivitet på mer enn 80 prosent, vil den konkurrere med de beste lagringsalternativene, og leveres med en 10 års garanti. Og det ville være et perfekt komplement til et rutenetthus med et solcellefotovoltaisk (PV) system, som kan lade opp hele tiden innen fem timer - innen ladetiden til de fleste PV-systemer, og lagre 15 kilowatt-timer med strøm nok å drive et beskjedent hus fra solnedgang til soloppgang.

Grå kalles oppfinnelsen sin Velkess (for VEry Large Kinetic Energy Storage System). Han oppdager for tiden penger til prototypen i en Kickstarter-kampanje.

Velkess forbedrer seg på tradisjonelle flyhjul ved bedre å håndtere den naturlige "wobble" av en spinnmasse. Tradisjonelle flywheels har vært veldig dyre fordi ingeniører justerer den naturlige aksen av hjulets rotasjon med ønsket rotasjon av generatoren. Dermed sliter de alltid med å minimere den naturlige woblen av hjulet ved hjelp av svært dyre magneter og lagre, høy presisjonsteknikk og materialer som høyverdig karbonfiber eller stivt stål. Beacon's svinghjul for gridlagring koster rundt 3 millioner dollar per megawatt-time.

I stedet for å prøve å bekjempe wobble, omdirigert Grey det ved å suspendere hjulet i en gimbal-det samme konseptet som gjør et gyroskopearbeid.

Gimbalen i Velkess er asymmetrisk, så de to rotasjonsaksene - svinghjulets akse og rotorens, som driver den børsteløse, induktive likstrømsmotoren - er ikke i samme plan og har forskjellige perioder med frekvens. Dette demper resonanseffektene som gjør det vanskelig å kontrollere tradisjonelle svinghjul (en resonansforstyrrelse i en av planetene kan intensivere til enheten bryter). Med gimbal blir resonans i ett plan oversatt til den andre, som er nonresonant på samme frekvens. Følgelig er det bare svært løst ingeniør toleranser-omtrent en sekstende av en tomme-er nødvendig for å bygge enheten.

Grey stod på banebrytende arbeid av mekanisk ingeniør John Vance, en pensjonert professor ved Texas A & M University, som har utført omfattende forskning på flyhjul, maskinvibrasjon og rotordynamikk. Grå reduserte også kostnaden for materialer. I stedet for å gjøre hjulet av dyrt stål eller karbonfiber, gjorde Grey seg av billig "E-glass" -grad fiberglass - de samme tingene som brukes i ting som dusjdører og fiskestenger. Fordi det er et langt mer fleksibelt materiale, har glassfiberhjulet en tendens til å kile og vri mye mer enn stål eller karbonfiber når spinnhastigheten endres.

Greys fokus på å redusere kapitalutgifter til lagring når andre svinghjulsproducenter har fokusert på økt tetthet og genereringskapasitet, synes å ha lønnet seg. Velkessen kunne lagre elektrisitet for $ 300 000 per megawatt-time, eller om en tiendedel av prisen på Beacon-enheten, sier Gray. "Jeg er glad for at dette konseptet mottar publisitet, da jeg tror det holder noe løfte om suksess, " sier Vance om Velkess.

Greys design gjør det også lettere å kontrollere den mulige feilen i sine mest kritiske deler: selve hjulet og lagrene. Fordi svinghjulet er et bunke med tusenvis av fibre, dersom en fiber bryter, vil den bare vri ut av bunten i stedet for å stresse resten av hjulet direkte og forårsake at den går i stykker. Svinghjulet ville ganske enkelt "kaste" lettvektsmateriale.

For lagrene benytter velkessen "kullnitridridning" kullager som kjører i et rustfritt stål spor, hvor både lagrene og trykkbelastningen flyter på magneter. Hvis lagrene begynte å mislykkes, vil varmen de genererer oppdages tidlig av en enkel temperatursensor.

Enten type feil kan lett oppdages lenge før en katastrofal hendelse, slik at enheten kan kaste en advarsel og utløse en nedleggelse. I en avstengning av rutenettet vil enheten slippe ut varm luft til den spinner til en stopp-omtrentlig lik en 1, 500 watt hårføner som kjører i 10 timer. I et program på nettet kan det ganske enkelt dumpe strømmen til nettet.

Hele enheten er inneholdt i en vakuumforseglet stålkasse med omtrent samme fotavtrykk som husholdnings kjøleskap, bare litt kortere. Svinghjulet selv er ca 66 med 66 centimeter i høyde og diameter, og veier ca. 340 kilo.

Den vil bli optimalisert for å gi opptil tre kilovolt-ampere med kontinuerlig effekt på 27 ampere, men kan håndtere høyere "burst" -belastninger som oppstår når kraftige apparater som vannpumper og sirkelsager begynner. Enheten kan i alle fall løse opptil tre kilowatt til svinghjulet spinner ned til sin "fullt utladede" hastighet på 9000 omdreininger per minutt.

Grey har til hensikt å målrette seg mot det 48-volt off-grid boligmarkedet først, hvor Velkess ville være en drop-in erstatning for typiske 48-volts batterisystemer. Etter det ville de 240 volts boligmarkedet og de små kommersielle markedene komme, hvor Velkess kunne gi sikkerhetskopiering for grid-tilkoblede solenergi-PV-systemer når nettet går ned. Til slutt håper han å komme inn på 600-volt forsyningsskala solvaremarkedet.

Velkess kunne lykkes der Beacon mislyktes på flere teller. Den sistnevnte enheten, som de fleste av sine konkurrenter, kunne bare utlede store mengder kraft for svært korte varigheter, mens Grey ville gjøre det motsatte: Det kan løsne så sakte som nødvendig i flere timer. Og hvor Beacon-systemet var så dyrt at det bare var veldig fornuftig for industrielle applikasjoner, ville Grey være billig nok til å gi god økonomisk forstand i bolig- og småmarkedet.

Videre tilfredsstiller Velkess den endelige avgjørende faktoren for elektrisk lagringskalering. Flere enheter kan kobles sammen parallelt.

Ifølge en analytiker ved Boston-baserte Lux Research kunne energilagringstjenester bli et marked på 31, 5 milliarder dollar globalt innen 2017. Hvis Velkess-prototypen kan bygges til pris og ytelse annonsert, kan det ta en stor del av det markedet, og løse intermittencyproblemet med fornybar energi en gang for alle.

Anbefalt


Aviation Industry ser ut til å løse et karbonproblemManglende nøytroner kan føre et hemmelig liv som mørk materieKan vi holde flyene trygge uten å drepe så mange fugler?Hva lærer forskere ved å binde fugler?Records from Ancient China Reveal Link Between Epidemics and Climate ChangeMan-Made Genetiske Instruksjoner Yield Living Cells for første gang2017 Var det tredje hotteste året på rekord for USABybeboere Kjør avskoging i 21. århundre