Rotiert ein starrer Körper um eine feste Achse, wird Energie aufgebaut. Wird die Rotation gestoppt, entlädt sich die kinetische Energie. Eigentlich vergeudet. Schwungräder können Abhilfe schaffen.

Schwungradspeicher verhindern den Energieverlust, indem sie die gesammelte Energie speichern und nach dem Rotationsstopp wieder an das System abgeben.

Bei der Schwungradspeicherung geht es um die Speicherung der Rotationsenergie.  Wird das Schwungrad in Bewegung gesetzt, wird der Speicher durch die überschüssige Energie aufgeladen. Bei Bedarf kann die Energie wieder an den Motor abgegeben werden. Die Funktion ist also von Prinzip her nichts anderes als eine mechanische Batterie.

Die Schwungradspeicherung beruht auf dem Gesetz der Erhaltung des Drehimpulses.  Jeder sich drehende Körper speichert Drehimpuls und gibt Drehimpuls ab, wenn sich die Drehung verlangsamt. Der Drehimpuls ist eine Erhaltungsgröße, er bleibt also unverändert unabhängig von Kräften oder Wechselwirkungen. Entscheidend ist dabei das Trägheitsprinzip. Demnach wird Kraft benötigt, um einen Körper zu beschleunigen, aber auch, um ihn abzubremsen. In Abwesenheit äußerer Kräfte bewegt sich ein träger Körper mit konstanter Geschwindigkeit geradlinig fort, falls er nicht in Ruhe ist.

Diesen scheinbaren Widerspruch zur Alltagserfahrung, derzufolge es einer Kraft bedarf, eine Geschwindigkeit beizubehalten, wurde bereits im 6. Jahrtausend v.Chr. genutzt. In China und später in Mesopotamien wurden kleine Spindeln für die Herstellung von Fäden verwendet. Heute arbeiten die meisten Schwungradspeicherungssysteme mit Elektrizität, um den Rotor des Systems zu beschleunigen und abzubremsen. Es gibt aber auch Lösungen, die direkt mechanische Energie verwenden, so zum Beispiel im Porsche 911 GT3.

Nur für kurze Zeit

Trotzdem sind Schwungradspeicher leider kein Allheilmittel für die Speicherung von Energie. Durch die vergleichsweise hohe Selbstentladung von 20-50 Prozent innerhalb von zwei Stunden, eignen sich Schwungradspeicher nur für eine kurzzeitige Energiespeicherung. Sollte jedoch Energie alle 10 Minuten geladen und entladen werden, dann ist ein ökonomisch sinnvoller Einsatz zu erwarten. Die Verkehrsbetriebe Dessau nutzen die Schwungradspeichertechnologie um die Bremsenergie der Straßenbahnen zwischen zu speichern. Die Bremsenergie der Fahrzeuge wurde ohne den Speicher zu 30 % genutzt, durch den Speicher wird die Nutzung der Bremsenergie auf 65 % erhöht.

Die ZDF Dokumentation „Die Schwung-Maschine“ zeigt mehr verblüffende Einsatzmöglichkeiten dieser Technologie.

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