Fotovoltaïsche projecten hebben zich de afgelopen jaren snel ontwikkeld, waardoor traditionele brandstofcentrales zijn vrijgekomen en de druk op openbare elektriciteitsnetten is afgenomen. Wind- en zonne-energie hebben ons krachtige en bijna eeuwige energie gebracht. Hoe deze energie flexibel op te slaan, te beheren en te gebruiken is de sleutel geworden. Dit artikel legt de Opslagsysteem voor energie uit vliegwielen (FESS). Je kunt meer te weten komen over het werkingsprincipe, de voor- en nadelen en de vergelijking met BESS in het artikel om je te helpen kiezen.
Wat is een energieopslagsysteem op basis van een vliegwiel?
Een energieopslagsysteem op basis van vliegwielen is een mechanisch apparaat dat wordt gebruikt om energie op te slaan door middel van een draaiende beweging. Wanneer er een overschot aan elektriciteit beschikbaar is, wordt dit gebruikt om een vliegwiel te versnellen tot een zeer hoge snelheid. De energie wordt opgeslagen als kinetische energie en kan worden teruggewonnen door het vliegwiel langzamer te laten draaien, waarbij de beweging weer wordt omgezet in elektriciteit.
Hoe werkt een energieopslagsysteem met vliegwiel?
Om te begrijpen hoe een energieopslagsysteem op basis van een vliegwiel werkt, stel je een kunstschaatser voor die een draai uitvoert. Als de schaatser zijn armen naar binnen trekt, draait hij sneller en slaat hij rotatie-energie op. Als ze hun armen uitstrekken, gaat de spin langzamer. Het lichaam van de schaatser is als het vliegwiel en hun draaiende beweging vertegenwoordigt de opgeslagen energie.
In een energieopslagsysteem met vliegwiel wordt elektrische energie gebruikt om een vliegwiel met ongelooflijk hoge snelheden te laten draaien. Het vliegwiel, gemaakt van duurzame materialen zoals composiet koolstofvezel, slaat energie op in de vorm van roterende kinetische energie. Hier volgt een uitsplitsing van het proces:
- Energieabsorptie: Wanneer er een overschot aan elektriciteit is, bijvoorbeeld wanneer het elektriciteitsnet te veel energie produceert, gebruikt het systeem dat overschot om het vliegwiel te versnellen. Deze energie wordt opgeslagen als kinetische energie, net zoals de kunstschaatser zijn draai versnelt door zijn armen in te spannen.
- Energieopslag: Het vliegwiel blijft op hoge snelheid draaien en behoudt energie zolang de wrijving en weerstand geminimaliseerd zijn. Hoe langer het draait, hoe meer energie het vasthoudt, net zoals de schaatser rotatie-energie vasthoudt als hij blijft draaien.
- Vrijgave van energie: Wanneer het systeem stroom nodig heeft, bijvoorbeeld tijdens een piekvraag of een netschommeling, wordt de rotatie van het vliegwiel vertraagd. Het vertragen van het vliegwiel zet de opgeslagen kinetische energie weer om in elektriciteit, die aan het net kan worden geleverd of door andere apparaten kan worden gebruikt. Dit proces werkt ongeveer zoals een kunstschaatser zijn armen loslaat om te vertragen, waardoor de energie wordt omgezet in een nieuwe beweging.
In essentie slaat een vliegwiel energie op en geeft het energie af net zoals een kunstschaatser zijn ronddraaiende momentum gebruikt en controleert, waardoor energie snel, efficiënt en langdurig wordt opgeslagen.
Onderdelen van een energieopslagsysteem op basis van een vliegwiel
- Vliegwiel: De kern van het systeem, meestal gemaakt van composietmateriaal, draait met zeer hoge snelheden.
- Motor/generator: Dit onderdeel drijft het vliegwiel aan en zet de kinetische energie ook weer om in elektriciteit.
- Lagers: Geavanceerde lagers helpen wrijving te verminderen, waardoor het vliegwiel zijn snelheid kan behouden.
- Vermogenselektronica: Deze regelen de stroom in en uit het systeem.
Voordelen van energieopslagsystemen met vliegwielen
Vliegwielsystemen hebben verschillende voordelen, vooral in toepassingen die snelle laad- en ontlaadcycli vereisen.
- Snel laden/ontladen: Vliegwielen kunnen elektriciteit veel sneller opladen en ontladen dan traditionele batterijen, waardoor ze ideaal zijn voor het balanceren van elektriciteitsnetten of het beheren van kortetermijnschommelingen in de vraag naar energie.
- Lange levensduur: Omdat er geen chemische reacties bij betrokken zijn, kunnen vliegwielen tienduizenden cycli meegaan, waardoor ze aanzienlijk langer meegaan dan batterijen.
- Hoog rendement: Vliegwielsystemen zijn zeer efficiënt in het opslaan en vrijgeven van energie, met minimaal energieverlies na verloop van tijd.
- Milieuvriendelijk: Omdat er geen schadelijke chemicaliën of zware metalen aan te pas komen, worden vliegwielen beschouwd als een groenere optie dan chemische batterijen.
Opslag van energie uit vliegwielen vs. opslag uit batterijen
Terwijl zowel het vliegwiel als opslagsystemen voor batterijen dienen hetzelfde fundamentele doel - energie opslaan voor later gebruik - maar hun technologieën, prestatiekenmerken en beste gebruiksscenario's zijn heel verschillend.
| Functie | Vliegwiel Energieopslag | Batterij-energieopslag |
| Mechanisme voor energieopslag | Kinetische energie via draaiend vliegwiel | Chemische reacties in batterijcellen |
| Oplaad-/ontlaadtijd | Zeer snel, meestal minder dan 10 seconden | Langzamer, duurt meestal minuten tot uren |
| Efficiëntie | Hoog, met minimaal energieverlies | Goed, maar verliest na verloop van tijd wat energie |
| Levensduur | Tienduizenden cycli | Over het algemeen korter, ongeveer 3.000-5.000 cycli |
| Milieu-impact | Weinig impact, geen gevaarlijke materialen | Mogelijke milieuproblemen (bijv. lithiumwinning) |
| Kosten | Hogere initiële kosten, maar besparingen op lange termijn | Voordeliger vooraf, maar kortere levensduur en hogere onderhoudskosten |
Wat zijn de belangrijkste verschillen tussen energieopslag in een vliegwiel en in een batterij?
- Opslagmedium: Vliegwielen slaan energie op in de vorm van kinetische energie, terwijl batterijen energie chemisch opslaan.
- Energie-efficiëntie: Vliegwielsystemen bieden doorgaans een betere efficiëntie in termen van energieterugwinning en -ontlading.
- Levensduur: Vliegwielen gaan over het algemeen veel langer mee dan accu's, vooral voor toepassingen met een hoge cyclus.
- Geschikt voor energiebehoeften op korte termijn: Vliegwielen blinken uit in het beheren van kortstondige energiepieken of onevenwichtigheden, terwijl batterijen vaak beter zijn voor langetermijnopslag.
Wat is beter? Vliegwiel of Batterij Energie Opslag?
Beide technologieën hebben hun voordelen, maar de keuze tussen een vliegwiel of een accu-energieopslagsysteem hangt grotendeels af van je behoeften:
- Vliegwielsystemen zijn meer geschikt voor toepassingen die snelle energie-uitbarstingen vereisen, zoals stabilisatie van het elektriciteitsnet, frequentieregeling en back-upstroom voor kritieke infrastructuur.
- Batterijopslag is doorgaans een betere keuze voor energieopslag op lange termijn, zoals voor hernieuwbare energiesystemen (zon of wind) of energieopslag voor thuis.
Huidige staat en toekomst van opslag van energie uit vliegwielen
De vliegwieltechnologie evolueert en verschillende landen, waaronder China, lopen voorop met grootschalige vliegwielinstallaties. In 2022 onthulde China zijn eerste eigen vliegwielopslagsysteem van megawatt, een belangrijke mijlpaal in de ontwikkeling van deze technologie.
Naarmate de technologie zich verder ontwikkelt, zullen vliegwielsystemen naar verwachting een belangrijke rol spelen bij het balanceren van de energievoorziening en het integreren van hernieuwbare energiebronnen in het elektriciteitsnet. Met dalende kosten, verhoogde efficiëntie en uitgebreide toepassingen ziet de toekomst van de opslag van energie door vliegwielen er veelbelovend uit.
Conclusie
Energieopslagsystemen op basis van vliegwielen bieden een uniek en efficiënt alternatief voor traditionele batterijsystemen, met voordelen op het gebied van snelheid, levensduur en milieu-impact. Hoewel batterijopslag de dominante keuze blijft voor energieopslag op lange termijnvliegwielsystemen zijn zeer geschikt voor toepassingen waarbij snel energie vrijkomt en vaak cycli nodig zijn. Naarmate de technologie blijft verbeteren, kan de opslag van energie door vliegwielen een cruciale component worden in het energielandschap en helpen om een duurzamer en veerkrachtiger energienetwerk te ondersteunen.
Geld besparen, milieu beschermen
PKNERGY helpt je bij het verlagen van je energierekening voor thuisopslag van zonne-energie. Sla je zonne-energie op voor gebruik wanneer je maar wilt, 's nachts of tijdens een storing.
NL 
EN 
ES 
DE 
PT 
AR 
KU 
ID 
RU 
SL 
KO 
FR 
IT 
BG 
CS 