La NASA sta cercando di applicare la tecnologia avanzata delle flywheels (letteralmente "volani" ) all'accumulo di energia elettrica. Questa tecnologia può essere utilizzata anche per combinare accumulo di energia e controllo del momento.
Descrizione
Una batteria elettromeccanica basata sulle flywheels è concettualmente semplice. Un piccolo motore elettrico viene usato per mettere in rotazione una ruota o un rotore per accumulare energia cinetica. Quando possiede sufficiente inerzia, la flywheel ruota liberamente ad un regime che può raggiungere anche i 100'000 giri al minuto ( pari a 1667 giri al secondo ). L'energia viene liberata da un generatore elettrico,montato assialmente e rotante con il sistema, che in questo modo provoca una diminuzione dei giri del sistema; la produzione di energia cessa all'arresto della flywheel.
Ogni flywheel può accumulare circa 4 kWh di energia elettrica. Per poter ruotare senza attriti, sull'asse di ogni flywheel sono montati cuscinetti magnetici, posti all'interno di contenitori di alluminio dove è stato fatto il vuoto. Una flywheel può avere una massa di 41 kg ; misura circa 30 cm di diametro e 8 cm di spessore ed è realizzata interamente in fibra di carbonio. I maggiori problemi incontrati nello sviluppo di questa tecnologia sono legati alla difficoltà di mantenere costante l'elevatissimo regime di giri, a causa delle forze centrifughe sulla ruota che possono staccare le fibre di carbonio dalle resine. Il concetto base di questa tecnologia é allo studio da molti anni. Oggi , grazie ai progressi sui materiali compositi leggeri e ad alta resistenza, sui cuscinetti magnetici ad alte prestazioni e nel campo dell'elettronica , si assiste ad un rinnovato interesse per le flywheels, non solo per applicazioni spaziali, ma anche per applicazioni nei trasporti e nell'industria : il Trinity Flywheels Batteries di San Francisco sta sviluppando un sistema composto da 8 flywheels, in grado di sviluppare 1 MW di potenza , con la funzione di generatore di emergenza.
I progressi compiuti permettono a una flywheel di eguagliare o superare la capacità di accumulare energia propria di una batteria chimica tradizionale ( maggiore è il regime di giri della ruota, maggiore è l'energia immagazzinata ).Sono attualmente in uso flywheels dotate di cuscinetti meccanici: alcuni esempi di applicazioni includono l' auto da competizione Chrysler Patriot ed alcuni autobus ibridi ed elettrici in Europa.
Vantaggi (rispetto alle batterie chimiche tradizionali)
Minor peso a parità di energia accumulata Maggiore efficienza (bassissime perdite termiche) Assenza di componenti chimici pericolosi Maggiore durata ( non risente dei cicli di carica/scarica) Nessun danno in caso di intensa scarica Ricaricabile rapidamente Dimensioni adattabili alle applicazioni Non necessita rigenerazione Può fungere da controllo giroscopico e del momento.
La NASA sta lavorando con alcune industrie per sviluppare flywheels ad alta velocità con cuscinetti magnetici , al fine di incrementare prestazioni e affidabilità, riducendo contemporaneamente le perdite, nell'ambito della produzione di energia elettrica per applicazioni spaziali; tuttavia, i benefici di questa tecnologia sono notevoli anche per applicazioni terrestri.
