Gammeldags svinghjul halverer ladetiden
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Gammeldags svinghjul halverer ladetiden

Hurtigladeren i Prag oplader elbilerne dobbelt så hurtigt som kapaciteten i det nationale elnet skulle give mulighed for. Fundamentet for systemet er et mekanisk svinghjul, som tager imod og lagrer energi. Illustration: Chakratec

Skoda har for nylig opsat en ny type hurtigladestation i Prag.

Hurtigladeren uden for Prague Exhibition Centre oplader elbilerne dobbelt så hurtigt som kapaciteten i det nationale elnet understøtter.
Årsagen er en flere tusinde år gammel opfindelse: svinghjulet.

Toilet-princippet

Teknologien kaldes Kinetic Power Booster og er udviklet af israelske Chakratec. Fundamentet i systemet er et mekanisk svinghjul, som tager imod og lagrer energi. Daglig leder Ilan Ben-David har en jordnær forklaring på princippet:

Chakratecs ladebooster har en kapacitet på 3 kWh, vejer 250 kilo og kan seriekobles. Illustration: Chakratec

»Vi sammenligner vores løsning med cisternen i et toilet,« siger Ben-David i et interview med den israelske tv-kanal ILTV:

Da vandrørene i væggen ikke har kapacitet til at skylle ud, når du ønsker det, bliver vandet opsamlet i et midlertidigt lager, som løber ned i porcelænet, idet man trykker på knappen. Ifølge Ben-David er det omtrent samme princip, som gælder for den usædvanlige hurtiglader i Prag.

Når svinghjulet tilføres elektricitet, begynder det at rotere. Når det er tilført tilstrækkelig elektrisk kraft, vil svinghjulet spinde rundt med høj fart, gerne titusindvis af rotationer i minuttet. Nu er den elektriske energi blevet konverteret til mekanisk energi.

Ved hjælp af magneter ‘svæver’ svinghjulet inde i et vakuumkammer, og der er næsten ikke friktion i systemet. Svinghjulet vil derfor fortsætte med at rotere, helt til en elbil kobler sig på, og der bliver igangsat en nedbremsning af svinghjulet.

Nu bliver rotationskraften konverteret tilbage til elektrisk energi, som igen oplader elbilens batteri - ikke ulig elbiler, som genanvender energi, når det går ned ad bakke, altså.

Halverer ladetiden

Den israelske opfindelse kan kobles i serie og placeres i containere. Illustration: Chakratec

Hvor hurtigt opladningen går, afhænger af kapaciteten i hurtigladeren og elnettet – og hvor meget energi bilen kan modtage. Men bruges der Kinetic Power Booster sammen med en almindelig hurtiglader, skulle ladetiden kunne halveres.

I en pressemeddelelse fra Skoda fortælles det, at man i Prag har opladet to Citigo-elbiler på samme tid og opnået dobbelt så høj ladeeffekt som det lokale elnet skulle give mulighed for.

Ifølge Ben-David har hans booster også en anden funktion: Den kan bruges til at give en jævn, god hurtigopladning i områder, hvor elnettet har ustabil eller lav kapacitet.

Der er ingen kemikalier eller miljøskadelige materialer i teknologien, som ifølge israelerne vil have omkring 20 års levetid.

Men præcis som med toiletcisternen tager det tid at blive klar til næste besøgende. For 100 kW-laderen i Prag tog det 45 minutter at fylde de mekaniske batterier op, så de igen var klar til en ny omgang.

Og for den som måtte undre sig, så er ‘chakra’ sanskrit og betyder ‘hjul’ eller ‘rotation’.

Artiklen er fra tu.no

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Det er da en ganske god benyttelse af den teknik.
Men man skal måske sammenligne systemet med et lidt ældre toilet hvor det løber lidt vand fra cisternen hele tiden, da der vil noget konverteringstab.

  • 23
  • 0

Samme energi lager kan sikkert billigere opbygges af brugte batterier fra elbiler.
De vil sikkert have lavere tomgangsforbrug og mindre vedligehold. Det er under alle omstændigeheder hvad man ser ved andre svinghjul (flywheels).
Men problemet de løser er da reelt nok.

  • 12
  • 1

Det er vel bare en ingeniørmæssig udviklingsopgave. Udelukkende anvendelse af kendte teknikker.
Ja, men kan lagre energi på den måde. Men er det konkurrencedygtigt på prisen i forhold til alternativerne. Hvis ja, så opbyg da en forretning ud fra det. Hvis nej, så kan en forretning ikke opbygges.

  • 10
  • 1

Fin ide - Måske kan Danfoss eller Grunfoss lave lade enheder, således 50-200 elbiler der kommer om morgenen til en stor virksomhed, kan få batteriet opladet til hjemturen.

Hvis alle medarbejdere er sikre på at få strøm til bilen, så vil flere nok vaelge elbiler med små batterier.

  • 8
  • 6

Hvis Danmarks bilpark skal elektrificeres (og det er der intet der tyder på sker foreløbigt), så kommer vi en dag i en situation hvor dette tiltag ikke længere virker.

Vi må og skal udvidde både vores el- produktion og el-net.

Hvorfor er vi iøvrigt så fokuserede på hurtig-ladning?
Langt de fleste personbiler holder stille 90% af tiden, og kan lade hjemme og på arbejdspladsen.

Men til hurtigladning af busser, tog og små lastbiler, giver det masser af mening.

  • 15
  • 6

Hvorfor laver de dem ikke i en større størrelse i stedet for at sætte så mange op/sammen, hvilket man jo vel nærmest er tvunget til med den lille effekt de kan lagre?

Og hvad er prisen pr kWh i det du putter ind i den med dens forventede levetid, inkl drift og alt der følger med, både ved etablering og ved drift?

Men mest vigtigt, så er effektiviteten kun 85%. Batterier er da højere.

  • 6
  • 0

Des færre cylindre en motor har, des større skal svinghjulet være, og jo større det er, des lavere tomgangshastighed kan motoren køre med.

Svinghjul er uundværlige når det angår udjævning indenfor eet sekund.

Man har også forsøgt energilagring i svinghjul fra bremseeffekt på busser og tog, der er vistnok firmaer som endnu forsøger at sælge den slags. Teoretisk kan der påvises besparelser dermed, men den forsvinder som lejetab og friktion, og når køretøjets forøgede vægt indregnes, giver det ingen mening.

I elektriske net uden inerti kan svinghjul teoretisk set stabilisere nettet mod udfald ved kortslutningsbelastninger, men det koster strøm at holde sådan en snurretop kørende.

  • 6
  • 1

Hvorfor laver de dem ikke i en større størrelse i stedet for at sætte så mange op/sammen

Hvis man skalerer op i meget større størrelser tror jeg sikkerhedskravene gør det uanvendeligt til dette specifikke formål (hvor det står tæt ved biler/mennesker).
HVIS der sker en fejl med svinghjulet så det f.eks. flyver ud eller "eksploderer". Der er meget energi, der kan forvolde stor skade.
Men ja - Mange små ved siden af hinanden kan vel så også være farligt. 12 små enheder (som vist på billedet) i en kontainer er formentlig vurderet sikkert nok.

  • 7
  • 0

@JP
jeg vil tro at antal op og afladninger er væsentligt højere en batterieres, de kan vel op og aflades 12 gange om dagen. Det holder batterier ikke til. Desuden ser ðet ud til at de kan lade med 4kw/t og aflade med 10.

  • 3
  • 1

Hvis man skalerer op i meget større størrelser tror jeg sikkerhedskravene gør det uanvendeligt til dette specifikke formål (hvor det står tæt ved biler/mennesker).


HVIS der sker en fejl med svinghjulet så det f.eks. flyver ud eller "eksploderer". Der er meget energi, der kan forvolde stor skade.
Men ja - Mange små ved siden af hinanden kan vel så også være farligt. 12 små enheder (som vist på billedet) i en kontainer er formentlig vurderet sikkert nok.
[/quote]

Størstedelen af vægten er vel indkapslingen. Typisk vejer et moderne svinghjul 5-10 kilo, er lavet af kulfibre og roterer ved over 50.000 rpm

Og ellers gør som man normalt gør med den slags: Placer dem under jorden i hver deres brønd.

Tabene er meget små hvis der anvendes magnetiske lejre, derudover kan det tåle mange ladecyklusser (>100.000).

Men som Michael Fos siger, så skal nettet udbygges. Hvis elektrificering af bilparken lykkes (og det skal den) vil der alligevel være tale om en stor permanent belastning af nettet.

  • 5
  • 0

Hvorfor er vi iøvrigt så fokuserede på hurtig-ladning?
Langt de fleste personbiler holder stille 90% af tiden, og kan lade hjemme og på arbejdspladsen.


Hurtigladning er Alfa & Omega i skifet til elkøretøjer, før der er løsning på det vil det være uinteressant at skifte til elkøretøjer for alle dem som kører mest (og dermed fourener mest).
Det er manglen på forståelse af dette problem som gør at der ikke sker noget.
I andre lande (f.eks. Tyskland) har man lovgivet sig ud af det, derfor er der masser varevogne som kører på el, det er vi i Danmark for vatpikkede til at gøre - "det må jo ikke gå ud over erhvervslivet".

  • 2
  • 9

@Martin Zacho
Undskyld, men hvorfor er det lige at du tror du er kløgtigere end de mennesker som øjensynligt har sat dette system i produktion ?

Ikke for at væse særligt ubehagelig, men jeg synes ikke disse dumsmarte bemærkninger, som en kendt person kalder dem, hører hjemme i dette forum.

Man KUNNE spørge hvorfor denne teknologi, som virker kompliceret, virkelig er bedre end det naturlige valg: moderne batterier, eller brugte moderne batterier hvis plads ikke er et problem (lavere restkapacitet = flere batterier). Men det er noget andet at spørge end at stille et, efter min opfattelse, ringe alternativt forslag.

  • 2
  • 5

1 stk flywheel: 3 kWh og maksimalt 10 kW (peak), 250 kg pr. stk og en ukendt pris (som nok er ret høj).

1 stk Tesla PowerWall: I alt 13,5 kWh, 5 kW kontinuerligt og 7 kWp, 115 kg. Pris ca. 60.000 kr. Dertil mulighed for direkte tilslutning af solceller.

Men her i landet kan det nok stadig bedre betale sig at købe lidt større tilslutning til elnettet.

  • 5
  • 1

@Lars Jørgensen
Hvorfor mener du tabet er et problem ?
Problemet er spidsbelastning / ladeffekt, hvilket kun løses med netværksforstærkning - som er dyr eller kostbar. For elforsyning gælder, at det er spidsbelastningen som koster meget. Ethvert tiltag, som kan udjævne belastningen, er en fordel.
Det tab du nævner, kan sagtens være mindre bekosteligt end forstærkning.
Banal optimeringsopgave.

Derfor, ved ad hoc højt forbrug, er lagring en fordel - for eksisterende net er dimensioneret til sædvanlige spidsbelastninger. El-bil ladning er noget nyt.
Naturligvis kan der komme et tidspunkt, hvor 99% af mulig effekt forbruges i 99% af tiden, og så må der andre midler til.

  • 3
  • 1

Det eneste svinghjul er rigtig gode til er tårnhøj effekt, og så meget bedre end moderne batterier er de heller ikke til det. Hvis man kun har brug for almindelig stor effekt er batterier bedst. Så kommer flow batterier, og brint m. venner. Det er jo et batteri, som lades, og derfor passer effekt/energi forholdet nok også bedst til at det er et batteri, som er det midlertidige lager.

  • 2
  • 3

Der forskes og udvikles rigtig meget i svinghjulsoptimering her til lands. DtU, Aarhus Universitet, private virksomheder. Jeg var da til et arrangement i IDA-regi hos nogle, der var ved at produktmodne...

  • 2
  • 0

Forelyder der noget om livstiden? Det har jo hidtil været megen diskution om at en hurtig opladning vil forkorte livstiden pga dendrit vækst i batterier. Det er den hellige græl at kunne lade batterier hurtigt.

Der mangler information i historien.

  • 1
  • 1

Det påstås ofte at hurtig ladning er alfa og omega, for at udbrede el-bilen, men det er ikke rigtigt.
Langt størstedelen af al bilkørsel er den daglige tur på 2x25 km til arbejde.

Vi er i gang med at overbevise os selv om at det er nødvendigt at bygge et super dyrt og super hurtigt system op, til 20% af forbrugerne.

Det er bestemt ikke den økonomiske løsning og den mest resourcekrævende.

  • 10
  • 2

Det påstås ofte at hurtig ladning er alfa og omega, for at udbrede el-bilen, men det er ikke rigtigt.
Langt størstedelen af al bilkørsel er den daglige tur på 2x25 km til arbejde.

Vi er i gang med at overbevise os selv om at det er nødvendigt at bygge et super dyrt og super hurtigt system op, til 20% af forbrugerne.


De der kører 2x25 km eller deromkring er slet ikke interessante i det store miljø samenhæng. Det er ham der kører 500 km om dagen de er interessant
Vi kan blive ved med at tale om at det er Jensen i Regnskab der burde skifte til elbil for at køre 2x25 km når firmaets vognpark ellers tøffer derudad på diesel.
Fokus er helt forkert sted.

  • 4
  • 6

Hvis bilisten skal på langtur, må hyn vælge en anden transportform.
Det er de 80% af bilisterne vi skal nå, for det er de laveste frugter og de skal plukkes først.

Det vil altid være undtagelser og yderpunkter, og det er dem der skriger højest i debatten.

  • 6
  • 5

Opgaven er jo løst spot-on. Ingen batteri løsning vil kunne løse opgaven og have en levetid på 200.000 cycles. Lur mig om ikke en renovering næppe koster over 5.000kr pr stk. Så er der 20 år mere. Peak performance vil også forbliver uændret i hele levetiden: Det kan en batteriløsning ihvertfald ikke prale med.

  • 4
  • 2

Nej Baldur.

Debatten kører af sporet med tåbelige påstande som din "storebælts kommentar".

Når du skal langt, så tager du et fly, et tog eller et skib.
Når du når frem bruger du en el-bil.

Din mangel på forståelse for at det er de daglige problemer der skal løses først er ikke et lødigt argument.

Over Storebæltsbroen?

  • 0
  • 12

Lad os - forenklet - antage at en ladestation har 10 pladser hvoraf i snit 5 er i brug i halvdelen af døgnet.
Så er effekten i størrelsesordenen 500 kW i denne periode.
Vil man bruge svinghjulene til døgnudjævning og har hvert modul en kapacitet på 3 kWh, så skal der flere hundrede til.
Har det nogen værdi, hvis det kun er muligt at udjævne over væsentligt kortere tidsrum ?

  • 3
  • 3

1 stk flywheel: 3 kWh og maksimalt 10 kW (peak), 250 kg pr. stk og en ukendt pris (som nok er ret høj)

Ja, regnestykket ser umiddelbart lidt dårligt ud. 3kWh/250kg == 12 Wh/kg i energi densitet, men levetiden er jo til gengæld fin. Til sammenligning har en komplet Tesla batteri pakke 150 Wh/kg.

Jeg ville kigge efter en batteri løsning med 1/3 vægt, som jeg kun ville udnytte 30% i hver cycle.

Baggrund: Et letter brandbart Li-Ion NMC batteri har 240 Wh/kg og et super sikkert LiFePo4 har 120 Wh/kg. Hvis vi nu købte LiFePo4 batteri og cyclede 30% ville vi ende på 40Wh/kg (altså tre gange bedre), men hvad med levetiden?

Ifølge Varta og Petterson stiger FullCycleEq antallet med omtrent faktor 10 ved 30% cycle, så en typisk LiFePo4 celle der kan klare 1.200 fulde cykles før degradering til 80% kapacitet, kan klare 12.000 FCE ved 30% cycle. Hvis vi kun cycler 30% giver det 12.000/0,3 = 36.000 cycles, så tilsyneladende kuns 1/6 levetid af svinghjulet.

Men det er heldigvis ikke rigtigt, for vi kan jo fortsætte til degradering ned til 30% kapacitet. Måske er 100.000 cycles ikke umuligt så MTBF kommer nok først.

Så bortset fra at LiFePo4 er møgbesværlige at måle opladningsgrad på ville jeg kigge der istedet.

(Et enkelt Tesla batteri modul er på ca 16 kWh og vejer omtrent 25 kg. Tænk om man kunne blive enig om en modularisering, så bil ejeren, som af en eller anden grund slet ikke kan bruge sin bil når batteriet er degraderet 20 %, billigt kan aflevere sit bil modul til husstands-brug eller som oplader-støtte-batteri, som herefter kan få en levetid på yderligere 10 år, så blev batteri produktions CO2 regnestykket straks faktor to bedre)

  • 0
  • 1

fokus på lidt størrer applikationer


Har også fulgt området i nogle år - prøvede af få MAN i Frederikshavn til at lave et (stats/eu støttet) udviklingsprojekt, med svinghjuls opladning til Stenaline færgerne i Fredrikshavn - således færgerne kunne oplade rigitgt meget, i den korte tid færgerne er i havn - også således at færgerne kunne sejle på el, i mere end de kystnære områder.

(Der skulle naturligvis også være svinghjul i Göteborg og Oslo ... +++)

Tror japanerne er længst med store svinghjul - som de vist bruger til net løsninger sammen med solcelle parker.

  • 0
  • 0

Har fulgt med i svinghjulsløsningerne, og det er interessant hvis det er lykkedes for chakratec at lave stabile og feasable svinghjul med lejer der er i vacuum.

Til alle dem der sammenligner KWH/kg med dem for batterier: Hvad relevans har det? Vægten er jo primært interessant for batterierne fordi de kører med i vognen... den her løsning står på ladestationen, så det er vel ret sekundært?

  • 3
  • 0

Hvad relevans har det? Vægten er jo primært interessant for batterierne fordi de kører med i vognen... den her løsning står på ladestationen, så det er vel ret sekundært?

Volumen er relevant. Derudover bruges der som regel relativt dyre materialer i form af kulfiber og lignende. Det er formodentlig derfor de har svært ved at få prisen ned. Hvor mange kg kulfiber skal der bruges i forhold til et kg batteri?

Batterier falder hele tiden i pris og er fortsat i en rivende udvikling. Svinghjul er gammel teknologi og får kun sværere fremover med at konkurrere.

I Australien fik de for et års tid siden et 100 MWh batteri af Tesla. Nu er de i gang med at fordoble kapaciteten. Det er nogle helt andre størrelser end nogle svinghjul på 3 kWh per styk.

  • 0
  • 0

Øh, hvorfor tror I lige, at Tesla har succes? Ja, gode biler er en grund men den vigtigste efter min mening er, at de har udbygget et fantastisk hurtigladenetværk. Ja, det betyder noget at have et godt hurtigladenetværk. Jeg ved det for jeg har selv brugt hurtigladere i 5 år - og ikke engang Teslas. Men deres netværk er tilstrækkeligt til at jeg stærkt overvejer at vente på Tesla Model Y i stedet for den VW ID.3, som jeg har firudbestilt.

  • 1
  • 0

De amerikanske myndigheder (DOE) har støttet udvikling. Firmaet hed Beacon Power og udvikling er lavet sammen med Sandia Labs. Der er tilsyneladende ikke sket så meget siden 2013/2014. De ejes af en investeringsfond, og har "en kasse" patenter.
Deres anlæg er lavet til hurtig regulrering af effekt. Svinghjulen er af sikkerhedsmæssige grunde placeret i cementbrønde gravet ned i jorden. De viser i en Power Point slide fra 2014 at teknikken kun er bedre end batterier når der skal op/aflades meget hurtigt, d.v.s. effekten afgives i løbet af mindre end 1 time. Et af deres problemer et tilsyneladende prisen på selve svinghjulet.

  • 0
  • 0

Beacon Power

Jeg overvejede for en del år siden at investere i Beacon Power. Det gjorde jeg heldigvis ikke for firmaet gik fallit. Det blev genoplivet af et investeringsfond og er nu tilsyneladende overtaget af et andet fond. Teknologien virker fortræffeligt men er for dyr. Anvendelsesområdet var lagring af grøn energi. For solenergi resulterer det i en daglig op- og afladning. Omkostningerne ved lagringen er omvendt proportionale med antallet af op og afladninger. Det har vist sig at være for dyrt til den anvendelse. Det er ganske tænkeligt at den meget hyppigere op og afladning i forbindelse med tankning af el-biler vil gøre teknologien økonomisk.

  • 1
  • 0

Anvendelsesområdet var lagring af grøn energi.

Det var måske det oprindelige mål. Nu er fokus på at stabilisere korttidsvariationer i nettet, altså variationer i minutområdet. Se f.eks:
https://spectrum.ieee.org/energy/fossil-fu...
Prøsentationen fra Sandia Labs, https://spectrum.ieee.org/energy/fossil-fu...
viser variationer i minutområdet. Det giver hundredvis af skift i løbet af et døgn. Her er svinghjul fremragende. En sådan stabilisering af nettet er f.eks. et krav visse steder i Tyskland hvor der er mange vindmøller, ikke ret mange andre kilder til stabilisering og en svag netforbindelse til omgivelserne. Vindmøller betaler ?

  • 1
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten