鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:2986次 | 2021年05月15日
飛輪儲能的發(fā)展前景有哪些
飛輪電池是上世紀(jì)90年代提出的一種新概念電池,也屬于物理電池的一種。簡單來說就是利用類似飛輪轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生能量的原理來實(shí)現(xiàn)自身充放電的。在2010年10月美國勒芒系列賽最后一輪中,保時捷911GT3混合動力賽車就首次正式使用飛輪電池技術(shù),而其便是鼎鼎大名的保時捷918Spyder的前身。不過這兩款車型的飛輪電池均僅作輔助能源使用,其功能類似于我們常見的制動能量回收系統(tǒng)。即便如此,我們依然有理由相信,隨著技術(shù)的不斷發(fā)展及價格進(jìn)一步降低,飛輪電池的應(yīng)用前景將十分廣闊。
飛輪電池目前只作為輔助電池使用。
飛輪儲能的研究主要著力于研發(fā)提高能量密度的復(fù)合材料技術(shù)和超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)。其中超導(dǎo)磁懸浮是降低損耗的主要方法,而復(fù)合材料能夠提高儲能密度,降低系統(tǒng)體積和重量。截止2012年我國還沒有100千瓦、1萬轉(zhuǎn)以上的飛輪儲能電機(jī)。、
飛輪電池的優(yōu)點(diǎn),主要表如下幾個方面:
能量密度高:儲能密度可達(dá)100~200wh/kg,功率密度可達(dá)5000~l0000w/kg。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
能量轉(zhuǎn)換效率高:工作效率高達(dá)百分之90。
體積小、重量輕:飛輪直徑約二十多厘米,總重在十幾千克左右。
工作溫度范圍寬:對環(huán)境溫度沒有嚴(yán)格要求。
使用壽命長:不受重復(fù)深度放電影響,能夠循環(huán)幾百萬次運(yùn)行,預(yù)期壽命20年以上。
低損耗、低維護(hù):磁懸浮軸承和真空環(huán)境使機(jī)械損耗可以被忽略,系統(tǒng)維護(hù)周期長。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
飛輪電池的缺點(diǎn)點(diǎn),主要有兩個方面:
1.飛輪一般都采用碳纖維制成,制造飛輪的碳纖維材料目前還很貴,成本比較高。
2.飛輪一旦充電,就會不停轉(zhuǎn)動下去。當(dāng)我不用電時,飛輪還在那里轉(zhuǎn)動,浪費(fèi)了能量。、
飛輪電池兼顧了化學(xué)電池、燃料電池和超導(dǎo)電池等儲能裝置的諸多優(yōu)點(diǎn),主要表如下幾個方面:
(1)能量密度高:儲能密度可達(dá)100~200wh/kg,功率密度可達(dá)5000~l0000w/kg。
(2)能量轉(zhuǎn)換效率高:工作效率高達(dá)百分之90。
(3)體積小、重量輕:飛輪直徑約二十多厘米,總重在十幾千克左右。
(4)工作溫度范圍寬:對環(huán)境溫度沒有嚴(yán)格要求。
(5)使用壽命長:不受重復(fù)深度放電影響,能夠循環(huán)幾百萬次運(yùn)行,預(yù)期壽命20年以上。
(6)低損耗、低維護(hù):磁懸浮軸承和真空環(huán)境使機(jī)械損耗可以被忽略,系統(tǒng)維護(hù)周期長。(1)由于在實(shí)際工作中,飛輪的轉(zhuǎn)速可達(dá)40000~50000r/min,一般金屬制成的飛輪無法承受這樣高的轉(zhuǎn)速,容易解體,所以飛輪一般都采用碳纖維制成,制造飛輪的碳纖維材料目前還很貴,成本比較高。
(2)飛輪一旦充電,就會不停轉(zhuǎn)動下去。當(dāng)我不用電時,飛輪還在那里轉(zhuǎn)動,浪費(fèi)了能量。例如給一輛飛輪電池汽車充電后,該汽車可以行駛?cè)r,汽車走了兩個小時后,車主需要就餐半小時,那么,這半小時,飛輪就在那里白白轉(zhuǎn)動。不過,也有人說,飛輪空轉(zhuǎn)時,由于沒有負(fù)載,能量損失不會太大,比目前存放一段時間不用的蓄電池?fù)p失的能量還要小。如果靜止不動,幾乎沒有能量損失。解決的辦法:給飛輪電池配備化學(xué)充電電池,當(dāng)不需要用電時,可把飛輪轉(zhuǎn)動的電能充進(jìn)化學(xué)電池中。但是給飛輪電池配備化學(xué)電池帶來的問題是,增加了汽車或設(shè)備的重量。、
飛輪儲能系統(tǒng)是一種機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的儲能裝置。該系統(tǒng)采用物理方法進(jìn)行儲能,并通過電動/發(fā)電互逆式雙向電機(jī)實(shí)現(xiàn)電能與高速運(yùn)轉(zhuǎn)飛輪的機(jī)械動能之間的相互轉(zhuǎn)換和儲存。飛輪儲能系統(tǒng)是一種具有廣闊應(yīng)用前景的機(jī)械儲能系統(tǒng),具有儲能密度高、適應(yīng)性強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣、效率高、長壽命、無污染和維修花費(fèi)低等優(yōu)點(diǎn)。目前,飛輪儲能系統(tǒng)已被應(yīng)用于特種航天、UPS電源、交通運(yùn)輸、風(fēng)力發(fā)電、核工業(yè)等領(lǐng)域。隨著復(fù)合材料技術(shù)、磁支撐技術(shù)、動發(fā)一體機(jī)技術(shù)和多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計技術(shù)的不斷進(jìn)步,對飛輪儲能技術(shù)的關(guān)注也越來越多,相關(guān)的新技術(shù)也不斷出現(xiàn)。