Svinghjul for energilagring, fase 3

Afdelingen for Materialeforskning

Formålet med projektet var at eftervise funktionen af en ny type svinghjulskonstruktion og denne konstruktions anvendelse som et energilager med en lagerkapacitet på 1 kWh (4MJ).

Projektbeskrivelse
Formålet med projektet er at eftervise funktionen af en ny type svinghjul og dettes anvendelse i forbindelse med energilagring. Projektet er første skridt mod udvikling af svinghjulslagre for belastningudjævning på el-net, industrielle fremstillingsprocesser og køretøjer. Projektet består af tre delopgaver: Prototypehjul, systemanalyse samt identifikation og opskalering. De to sidste delopgaver er udredningsopgaver der afsluttes i det første projektår. Formålet med Delopgave 1 er at fremstille svinghjul efter det nye patenterede konstruktionsprincip, at tilpasse fremstillingsmetoder og gennem afprøvning at løse eventuelle funktionelle problemer. Opgaven omfatter detailkonstruktion af et prototypehjul med op til 400 mm diameter med traditionelle lejer og effektoverførsel gennem aksel. Der fremstilles mindst 4 komplette hjul og efter behov delkomponenter for afprøvning af specielle problemstillinger. I Delopgave 2 Systemanalyse, analyseres driftskravene til et energilager i form af total lagret energi og effekt for forskellige brugssituationer: Store og små elnet, lokale brugere, enkeltstående anlæg (presser og andre procesanlæg) og transportanlæg. Herudfra fastlægges relevante hjulstørrelser og driftsbetingelser for de enkelte anvendelser, og øvrig sikkerhedsudrustning. Delopgave 3 omhandler identifikation af opgaver for opskalering. En opskalering af de mindere prototypehjul til kapaciteter på 4-600 kWh eller mere medfører ændring af lejekonstruktion og udvikling af alternative metoder for effektoverførsel til og fra svinghjulet. Litteraturstudier og forundersøgelser iværksættes vedrørende passiv magnetisk lejring (superlederteknik) rotordynamik og stabilitet og energioverførsel
Resultater

Fase I i projektet startede 1. maj 1996 og sluttede 31. marts 1998 og omfatter konstruktionsarbejdet og de dertil knyttede undersøgelser. Fremstilling samt afprøvning af svinghjulet er ikke omfattet af fase I, men viderføres i Fase II. Udgangspunktet for svinghjulskransen er en lagerkapacitet på ca. 1 kWh, hvilket for en krans i kulfiber/epoxy kan opnås ved en krans med ydre og indre diameter p hhv. 440 og 290 mm samt en længde p 220 mm. Dette er en meget tyk komponent i denne type materiale, og parametre for fremstillingsprocessen (vikleteknik) i form af matrixmateriale, temperatur, hærdetid etc. er undersøgt i denne første fase af projektet, og efter et antal prøvefremstillinger er der fremstillet to svinghjulskranse. Ligeledes er der gennemført prøvefremstilling af det specielle overgangselement mellem aksel og krans, og de endelige er fremstillet i de to planlagte to versioner (konisk og cylindrisk). Sideløbende hermed er der udført konstruktionsarbejde og designberegninger på hele svinghjulsaggregatet (aksler, lejer og hus), og konceptstudier for overførslen af energien til motor/generator er gennemført. I forbindelse med designberegninger er der udført bestemmelse af de valgte materialers egenskaber som fremstillet i projektet, og der er udført undersøgelser af delkomponenter. Resultatet af fase I er primært designtegninger for hele aggregatet samt anskaffelsen af motor generator enhed med tilhørende styresystem. Selve konstruktionsarbejdet samt aktiviteterne vedrørende fremstilling af kompositdele og delundersøgelser har været mere resourcekrævende en forudset i ansøgning. Da konstruktionstegninger var færdiggjort blev der indhentet pris for fremstilling af hus, leje, to aksler samt ramme. Prisen oversteg midlerne i projektets første fase, og det var derfor nødvendigt at søge en ekstrabevilling specielt rettet mod fremstillingen. Denne er bevilget og indeholdt i fase II

Key figures

Periode:
1996 - 1999
Bevillingsår:
1996
Egen finansiering:
1,83 mio.
Støttebeløb:
1,98 mio.
Støtteprocent:
52 %
Projektbudget:
3,81 mio.

Kategori

Oprindelig title
Svinghjul for energilagring, phase 3
Program
EFP
Fælles overordnet teknologiområde
Andet
Projekttype
Forskning
Journalnummer
1443/96-0004

Deltagere

Danmarks Tekniske Universitet (DTU) (Main Responsible)
Partner og Økonomi
Partner Tilskud Eget bidrag
Demex A/S
NESA A/S
Udsen (P) Aircraft Industry A/S

Kontakt

Kontakperson
Andersen, Svend Ib
Adresse
Forskningscenter Risø. Afdelingen for Materialeforskning
Postboks 49
DK-4000 Roskilde, Denmark
Andersen, Svend Ib (seniorforsker), 46775700, materials@risoe.dk
Øvr. Partnere: DEMEX Rådgivende Ingeniører A/S; NESA A/S; Udsen (P) Aircraft Industry A/S; NESA A/S