Technische Universität Graz Flywheel: Energiespeicher Schwungrad

Autor / Redakteur: Dipl.-Ing. Dr. Gert Holler / Thomas Günnel

Die beim Bremsen freigesetzte Energie nutzen: Dieses Ziel haben die Forscher der TU Graz. Dazu entwickeln sie einen Schwungradspeicher, der die Bremsenergie für den Elektroantrieb in Fahrzeugen speichert und beim Beschleunigen an das Antriebssystem abgibt.

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Die beim Bremsen eines Fahrzeuges freiwerdende Energie speichern wollen Forscher der Universität Graz mit dem Schwungradspeicher „Flywheel“.
Die beim Bremsen eines Fahrzeuges freiwerdende Energie speichern wollen Forscher der Universität Graz mit dem Schwungradspeicher „Flywheel“.
(Technische Universität Graz)

Jeder Bremsvorgang setzt Energie frei, die in Form von Wärme an den Bremsen meist ungenutzt verlorengeht. Um diese Energie zu nutzen, setzen Forscher der Technischen Universität Graz das so genannte Flywheel ein – einen Schwungradspeicher, der die beim Bremsen auftretende Energie speichern kann und sie beim Beschleunigen des Fahrzeugs an das Antriebssystem weitergibt. In der aktuellen Version kann der Schwungradspeicher rund 300 kJ Energie aufnehmen – dies entspricht etwa der doppelten kinetischen Energie eines Fahrzeuges mit einem gewicht zwischen einer bis 1,5 Tonnen bei etwa 70 km/h Geschwindigkeit.

Bester Wirkungshrad bei sofortigem Verbrauch

Der Wirkungsgrad des Speichers ist dabei prinzipiell am besten, wenn die Energie sofort wieder verbraucht wird, da sich Verluste nicht vollkommen vermeiden lassen. Einfach ausgedrückt: Je länger die Speicherdauer, desto geringer die noch verfügbare Energie. Nach ein bis zwei Stunden ist auch bei gutem Vakuum und perfekten Lagern die verbleibende Energiemenge kaum noch nutzbar.

Flywheel als Kurzzeitspeicher

Das Flywheel eignet sich mit seiner Leistungsdichte laut der TU Graz für den Einsatz in Individualfahrzeugen: als hocheffizienter Kurzzeit-Energiespeicher und um Leistungsspitzen abzudecken (Boost-Funktion). Das ist vor allem dann hilfreich, wenn sich die Momentanlast und die Maximalleistung nur wenig variieren lassen – zum Beispiel bei Batterien oder Brennstoffzellen. Zudem kann der Einsatz des Schwungradspeichers die Lebensdauer der Elektrofahrzeug-Batterie erhöhen: Je nach Belastungsprofil – also dem Fahrzyklus des Fahrzeugs – und dem verwendeten Batteriesystem, dessen Kapazität, Technik und Lademanagement, ist zum Beispiel im Stadtverkehr mit vielen Start-Stopp-Phasen eine Verdoppelung der Batterielebensdauer denkbar. Dies trifft besonders zu auf klein dimensionierte Batterie-Packs, deren Belastung in den Rekuperationsphasen sonst sehr stark ist.

Die TU Graz optimiert nach eigenen Aussagen diese Technik erstmals für Elektrofahrzeuge. Der Bau der Prototypen erfolgt beim deutschen Unternehmen Rosseta Technik Gmbh, das mit dem Bau von Schwungradspeichern bereits Erfahrungen besitzt.

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