Volan enerji depolama ve 3 dakikalık hesap

Volan enerji depolama, elektriği hızla dönen bir kütlenin hareket enerjisine çevirerek saklayan mekanik bir yöntemdir. Örnek bir hesapta 5 kWh enerjisi ve 100 kW çıkış gücü olan sistem, tam güçte yalnızca 3 dakika çalışıyor. Üstelik sistem enerji üretmez; önceden aldığı elektriğin bir bölümünü sonradan geri verir.

Volan enerji depolama: rotor, motor, muhafaza

İngilizcede flywheel energy storage adıyla geçer. Şarj sırasında elektrik motoru, rotor adı verilen kütleyi hızlandırır. Elektrik gerektiğinde aynı motor jeneratör olarak çalışır; rotor yavaşlarken elektrik sağlar.

Rotorun taşıdığı enerji kinetik enerjidir, yani cismin hareketinden gelen enerji. Elektrik önce harekete, sonra yeniden elektriğe dönüşür.

ABD Çevre Koruma Ajansının açıklamasına göre bazı tasarımlarda manyetik yataklar ve vakum ortamı sürtünme kayıplarını azaltır. Motor, yataklar, güç elektroniği ve koruyucu muhafaza birlikte çalışır.

Bataryada enerji elektrokimyasal olarak saklanır. Volanda ise enerji hareket halinde tutulur. Rotor durduğunda dönme enerjisi de kalmaz. Bu nedenle yüksek dönme hızlarında rotorun güvenli biçimde muhafaza edilmesi tasarımın temel parçalarından biridir.

5 kWh ve 100 kW ile 3 dakika

Varsayımsal bir sistemde çıkışta kullanılabilir enerji 5 kWh, sürekli çıkış gücü 100 kW olsun. Sabit tam güçte çalışma süresi 5 ÷ 100 = 0,05 saat eder. Bu da 3 dakikaya karşılık gelir.

Volan enerji depolama hesaplarında enerji ile güç ayrı okunur. kWh depolanan enerji miktarını, kW aynı anda verilebilen gücü gösterir. Süre, bu iki değerin oranından çıkar.

Bu rakam belirli bir ürünün performansı değildir. Enerji ile güç arasındaki ilişkiyi göstermek için kurulmuş öğretici bir örnektir.

Buradaki 5 kWh, rotorun toplam mekanik enerjisi değil, çıkışta kullanılabilir elektrik enerjisidir. Yalnızca mekanik enerji verilseydi dönüşüm kayıpları ve izin verilen en düşük rotor hızı ayrıca hesaba katılırdı. Ayrıca bekleme tüketimi de depolama süresini etkiler.

Kullanım alanları

Volan enerji depolamanın kullanım alanlarını IEA Energy Storage teknik bilgi notu şöyle sıralar:

• Hızlı frekans kontrolü
• Mikroşebeke dengeleme
• Trenlerin fren enerjisinin geri kazanımı

Birçok tasarım kısa süreli ve sık tekrarlanan güç alışverişine yöneliktir. Öte yandan daha uzun süre sunan tasarımlar da vardır.

Volan enerji depolama sistemlerinin şebekeye verdiği güç, arz ile talebin kısa süreli dengesizliklerini azaltmaya yardımcı olabilir. Ancak hızlı tepki verebilmesi, her modelin gece boyunca enerji sağlayacağı anlamına gelmez.