Koło zamachowe zamiast baterii. Nowy magazyn energii ma pracować nawet 12 godzin

Magazyny energii dla farm fotowoltaicznych i wiatrowych mogą w przyszłości wykorzystywać nie tylko baterie. Amerykański startup Qnetic rozwija system, który przechowuje energię w postaci energii kinetycznej wirującego koła zamachowego.

Rosnący udział fotowoltaiki i energetyki wiatrowej zwiększa zapotrzebowanie na technologie, które pozwalają przechowywać nadwyżki energii i oddawać je do sieci w późniejszym czasie. Jedną z rozwijanych alternatyw dla magazynów bateryjnych są systemy wykorzystujące koła zamachowe.

Technologia ta nie jest nowa, ponieważ koła zamachowe od tysięcy lat wykorzystywane są do magazynowania energii mechanicznej, jednak współczesne konstrukcje wykorzystują materiały i rozwiązania pozwalające na pracę przy bardzo wysokich prędkościach obrotowych.

REKLAMA

REKLAMA

Qnetic rozwija system Pulsar, który ma umożliwić pracę dłuższą niż tradycyjne magazyny energii bazujące na bateriach litowo-jonowych.

Startup buduje w Szanghaju centrum testowe, w którym mają być sprawdzane parametry pracy, bezpieczeństwo i niezawodność systemów wykorzystujących koła zamachowe. Inwestycja ma kosztować ponad 1 mln dolarów. Trwają już prace ziemne i fundamentowe, a jednocześnie rozwijany jest prototyp Pulsara o pojemności 200 kWh.

Energia magazynowana w wirującym rotorze

W przeciwieństwie do akumulatorów litowo-jonowych, które przechowują energię w procesach elektrochemicznych, koło zamachowe wykorzystuje energię kinetyczną. W systemie Qnetic wirnik jest rozpędzany do bardzo wysokiej prędkości, a energia jest przechowywana w jego ruchu.

Kiedy energia jest potrzebna, wirujący element napędza generator, który przekazuje energię elektryczną z powrotem do sieci.

Qnetic wykorzystuje rotor o średnicy około 4,5 m, wykonany z włókna węglowego. Jest on umieszczony w próżni i unoszony magnetycznie, dzięki czemu ograniczone mają być straty związane z tarciem mechanicznym oraz zużycie elementów ruchomych.

Według informacji przedstawionych przez Electric Power Research Institute (EPRI), firma planuje w pierwszej kolejności wprowadzić system o pojemności 500 kWh, a następnie urządzenie mogące magazynować 1 MWh. Energia z większego systemu ma być oddawana w czasie od 4 do 12 godzin, przy zakładanej sprawności na poziomie 85 proc.

Alternatywa dla magazynów litowo-jonowych

Koła zamachowe są jedną z kilku technologii rozwijanych z myślą o długotrwałym magazynowaniu energii. W Stanach Zjednoczonych dużą część rynku magazynowania wielkoskalowego nadal stanowią elektrownie szczytowo-pompowe, jednak ich rozwój jest uzależniony m.in. od odpowiednich warunków terenowych i dostępu do zasobów wodnych.

Rozwijane są również magazyny wykorzystujące sprężone powietrze, ciepło czy inne rozwiązania mechaniczne. Jednocześnie baterie litowo-jonowe pozostają jednym z najważniejszych sposobów magazynowania energii, ale ich zastosowanie ogranicza się do systemów o krótszym czasie pracy. Magazyny bateryjne mogą pracować, ładując się i rozładowując z pełną mocą z reguły w czasie do 4 godzin – chociaż na rynku pojawiły się już także 8-godzinne systemy bateryjnego magazynowania energii.

REKLAMA

REKLAMA

REKLAMA

Rozwiązania mechaniczne mogą być natomiast wykorzystywane jako uzupełnienie technologii bateryjnych, zwłaszcza tam, gdzie istotna jest możliwość wielokrotnego ładowania i rozładowywania systemu oraz długi okres eksploatacji.

Qnetic rozwija produkcję w USA

Qnetic zapowiada, że system Pulsar będzie produkowany w Stanach Zjednoczonych. Firma pozyskała w ciągu 12 miesięcy łącznie 7,1 mln dolarów, z czego 5 mln dolarów pochodziło z tegorocznej rundy finansowania, a kolejne 2,1 mln dolarów z wcześniejszego finansowania społecznościowego.

Pozyskane środki mają zostać wykorzystane m.in. na budowę zakładu produkcyjnego w Kalifornii. Początkowo ma tam powstawać niewielkoseryjna wersja systemu Q500.

Startup prowadzi również proces walidacji technologii z udziałem EPRI. Qnetic informuje ponadto o współpracy walidacyjnej z laboratorium Departamentu Energii USA.

Magazyn energii może trafić pod ziemię

Jednym z elementów koncepcji Qnetic jest możliwość umieszczania systemów magazynowania energii pod ziemią. Takie rozwiązanie może ograniczać powierzchnię zajmowaną przez instalację, co ma znaczenie w przypadku wielkoskalowych magazynów energii.

Systemy oparte na kołach zamachowych nie wymagają również takich samych materiałów krytycznych jak baterie litowo-jonowe. Ich konstrukcja jest jednak bardziej złożona mechanicznie, a możliwość zastosowania technologii na dużą skalę będzie zależeć od wyników testów oraz kosztów budowy i eksploatacji.

Qnetic zakłada, że rozwijane przez firmę rozwiązania będą mogły pracować przez wiele lat przy zachowaniu wysokiej sprawności. Ostateczne parametry technologii mają zostać zweryfikowane w trakcie testów i procesu walidacji.

Jeżeli projekt przejdzie kolejne etapy rozwoju, koła zamachowe mogą stać się jednym z rozwiązań wykorzystywanych do magazynowania nadwyżek energii z farm fotowoltaicznych i wiatrowych, szczególnie w systemach wymagających kilku- lub kilkunastogodzinnego czasu rozładowania.