Svinghjul gemmer på strømmen

Gid jeg kunne dele din optimisme! Bortset fra Henrik Stiesdal, og nogle ganske få øvrige, kommer jeg oprigtigt i tvivl om der overhovedet stadig findes ingeniører tilbage på Ingeniøren.

Denne tråd har - uden sammenligning - været den morsomste og mest interessante her på sitet i årevis. Som udenforstående, teknisk interesseret journalist, har jeg fået masser af interessante oplysninger. Her er der sgu nogle ægte ingeniører og nørder, ligesom i "de gode gamle dage".

For nu at gøre et forsøg på at føje lidt til morskaben, så har jeg mit eget lille tankespind:

Vi smækker en række geostationære satellit-ankre op og fremstiller Arthur C. Clarke's nanografen-bånd, som forbinder ankre og jordklode. Op ad disse bånd sætter vi så stærke el-motorer, som trækker udrangerede IC4-tog op ad båndet, og med over 30.000 kilometer op, skulle der være lidt plads at bevæge sig på (måske vi skulle sætte solceller på togvognene samtidig?).

Men det var bare en strøtanke ;)

Det der er interessant er udnyttelsesgraden, og at genindvinde den mekaniske energi fra 100 ton i 50 meters højde giver nok heller ikke de 49 MJ tilbage som der er gået til at hale dem op. Pointen er, at anlægsomkostningerne ved at lagre energien mekanisk er helt astronomiske i forhold til udbyttet. Batterier er jo netop på dette punkt en kemisk lagring af energi. En god kemisk lagermetode, enten som f.eks. biobrændstof, brint fra spaltning af vand eller helt tredje er den eneste realistiske stor-skala metode til lagring af strøm fra vedvarende energi i perioder med større produktion end behov

Hvis man bruger energien til at danne biobrændstoffer istedet så er det som allerede tidligere bemærket en ufattelig meget mere effektiv måde at lagre energi på. I runde tal (og her stikker jeg næsen frem) så er der samme mængde energi lagret i</p>
<ul><li>100 tons løftet 50 meter op</li>
<li>En 280 kg. blyakkumulator bank</li>
<li>En liter diesel

Hvis man bruger energien til at danne biobrændstoffer istedet så er det som allerede tidligere bemærket en ufattelig meget mere effektiv måde at lagre energi på. I runde tal (og her stikker jeg næsen frem) så er der samme mængde energi lagret i

• 100 tons løftet 50 meter op
• En 280 kg. blyakkumulator bank
• En liter diesel

Som så mange tidligere har bemærket så er det ikke et spørgsmål om at være forud for sin tid, det er bare ikke muligt at lagre nævneværdige energimængder på mekanisk form (med mindre vi opfatter atmosfæren som et mekanisk system der lagrer vind til brug i vindmøller).

Istedet - tænk hvis man kunne bruge energien til at lagre 2.generations biobrændstof, som så kune bruges i en ganske almindelig generator eller direkte som brændstof i biler. Det er nemt at lagre, nemt at flytte, og kan bruges i biler med små modifikationer af den nuværende teknologi.

Rensning af biprodukter fra afbrænding er et rent lovgivningsmæssigt spørgsmål, teknologien er på plads, så vi venter i spænding på en effektiv synteseproces fra flis til biodiesel

Jeg var ganske forbløffet over at læse ovenstående. Jeg overvejede for cirka 5-6 år siden at investere i selskabet. Jeg sætter mig relativt grundigt ind i de firmaer jeg investerer i. Jeg konkluderede da at firmaet formodentligt ville gå fallit, hvad de også gjorde i 2011 på trods af støtte fra US Dept. Of Energy på så vidt jeg husker 34 millioner dollars.

Selv nu hvor udviklingsomkostningerne er fuldt afskrevne pga fallitten kan jeg ikke se den økonomiske basis. Jeg noterer mig også at EU har givet støtte til det Irske projekt. Uden denne var projektet formodentlig ikke blevet realiseret.

Teknologien er helt i top på grænsen af det mulige. Muligvis er styrken af kulfiberen nu højere end i 2009 og dermed økonomien bedre. Hvis styrken i materialet som svinghjulet er lavet af kunne fordobles så ville det sikkert være en meget lovende teknologi.

Vi monterer bare en meget stor og kraftig fjeder i tårnet ;O)

Blot rent hypotetisk: Hvis man brugte et cylindertårn, og monterde et tungt stempel i cylinderen, og brugte overskydende energi til at pumpe stemplet i top. ville det så ikke forøge energi lagringsmængden, at der også ville være masse med i billedet, og samtidig et mere stabilt tryk ?

Jo, det kunne godt tænkes, og det med at have et hydraulisk reservoir i form af en heftig vægt oven på et stort stempel kendes faktisk fra bl.a. hydrauliske havneanlæg i 1800-tallets England. Her var vand-baseret hydraulik meget anvendt til eksempelvis sluseporte i tidevandshavne, til kraner m.v. Man sørgede så for at have et hydraulisk lager med en vægt, præcis som du beskriver det.

MEN - for os er problemet altid, at vore dages effekt- og energiniveauer er meget høje i forhold til, hvad man kan oplagre som mekanisk energi.

Lad os tage dit forslag og regne på, hvad det ville kunne give, hvis det blev implementeret i et moderne vindmølletårn. Vi kan jo se på en 3.6 MW vindmølle igen.

Af transporthensyn skal man helst holde sig indenfor 4.2 m i yderdiameter. Lad os sige, at vi har en cylinder med 4 m indvendig diameter. Lad os endvidere sige, at vi har et 10 m højt stempel, som er fyldt op med jernskrot (det er nok den billigste vægt, man kan skaffe sig, hvis pladsen er væsentlig). Der kan vi regne med en middel-massefylde på 6000 kg/m3. Og lad os sige, at vi har en løftehøjde på 50 m.

Masse = π/4 x (4 m)^2 x 10 m x 6000 kg/m3 = 750.000 kg Energi = m x g x h = 750.000 kg x 9.82 m/s2 x 50 m = 370.000 kJ = 100 kWh = 3.6 MW x 2 min.

Med andre ord - vores 750 tons tunge lod, løftet 50 m op, indeholder potentiel energi svarende til 2 minutters produktion ved nominel effekt.

Det strider jo mod al sund fornuft - men det er sådan, det er. Mekanisk energi er en "tynd" energiform, når man sammenligner med kemisk eller termisk energi, Og der er rigtig meget power i en moderne vindmølle!

Blot rent hypotetisk: Hvis man brugte et cylindertårn, og monterde et tungt stempel i cylinderen, og brugte overskydende energi til at pumpe stemplet i top. ville det så ikke forøge energi lagringsmængden, at der også ville være masse med i billedet, og samtidig et mere stabilt tryk ? Eller måske som oliepumpe, der fyldte cylinderen op og stadig kunne levere olie i stille vejr, uafhængig af ekstern energiforesyning.

Den idé må du sgu ikke sige højt... Tænk hvis jorden kom til at snurre så hurtigt at vi blev slynget af!

@ Henrik, Du er ikke helt ved siden af - men det er lidt et spørgsmål om de antagelser man gør. Jeg kom op med et tal omkring 4-5 MWh i et stort tårn.

I mine antagelser regnede jeg med et dedikeret system, hvor tårnet var i overstørrelse (jeg tror jeg regnede med 6 eller 8 meter i bunden - var ikke klar over begrænsningen på 4.2 meter). Tårnet skal under alle omstændigheder redesignes for at kunne optage de forøgede kræfter - specielt endekræfterne. Ud over det, blev stort set hele tårnets længe udnyttet effektivt som "flaske". Det skulle i praksis opnås ved at bruge tårnet relativt konventionelt, og så skabe adgang igennem trykbærende luger når der var brug for service. Så man kan altså vælge imellem adgang til tårnet, eller anvende det som lager.

Men du har ret - det var ikke tænkt som løsningen på alt - men et supplement.

PS: Blev endelig ved med at være "prinsesse". De gode løsninger er jo dem der er tilbage når de dårlige er sorteret fra.

Jeg indleverede for et par år siden en patentansøgning på at bruge vindmølletårnene som "gasflasker" der kunne opbevare trykluft på op til 10 bar. Rent styrkemæssigt er det ikke helt skørt.
Hvis man kombinerer trykluft med et varmelager, så er det muligt at opnå en rimelig effektivitet. Det smukke i løsningen er, at man kan sætte en luftmotor/pumpe direkte på generatoren og udjævne output lokalt. (Mest smart på en gearet mølle)

Efter Klods Hans sammenligningerne ovenfor kommer man jo helt til at føle sig som kongedatteren, der bliver ved med at sige - Duer ikke - væk!

Men alligevel - jeg tror nu, at det giver god mening at få sat nogle tal på -

Lad os se på trykluft i et mølletårn - vi kan tage et 3.6 MW tårn med 4.2 m yderdiameter ved bunden. 4.2 m er den største diameter, man med rimelighed kan transportere de fleste steder, så det er en slags standarddiameter.

Høje vindmølletårne er som regel cylindriske forneden, koniske foroven. Der skal være plads forneden til adgang, transformer m.v., og der skal være plads foroven til kabelophæng m.v., så lad os sige, at vi kan anvende en sektion på 50 m med en middeldiameter på 4 m. Gennem denne sektion skal der kunne passere kabler, elevator m.v., så netto kan vi måske regne med at have 600 m3 til rådighed.

Hvis kompression og ekspansion foregår langsomt, eller hvis vi har et varmelager, som opbevarer kompressionsvarmen og afgiver den igen ved ekspansion, kan vi tillade os at regne isotermt.

Ved isoterm ekspansion udfører gassen et arbejde på omgivelserne, som kan beregnes med formlen

W = n R T ln(V2/V1)

hvor

• W er arbejdet
• n er antallet af mol = 42 mol/m3 ved 15 grader C
• R er gaskonstanten = 8.3 K/(K mol)
• T er den absolutte temperatur = 288 K ved 15 grader C
• V2 er slutvolumen = 6000 m3
• V1 er begyndelsesvolumen = 600 m3

Når vi indsætter ovenstående værdier i ligningen, får vi

W = 1.4e6 kJ = 390 kWh = 6½ minut ved nominel effekt (3.6 MW)

Ideen med trykluft i tårnet er meget bedre end ideen med bly i vingerne - men det batter stadig alt for lidt, hvis man ser på egentlig udjævning af vindmølleproduktion.

Hvis man i stedet ser på udglatning af transienter og backup til nettet ved forstyrrelser, vil det nok være en bedre ide med batterier.

Trykluft kan give mening i caverns i salthorste - men problemet er, at der ikke er caverns nok. De caverns, man kan få lov at lave, er nok bedre anvendt til energilagring med komprimeret brint.

Så længe der ingen krav er til vindmøllernes effektvariationer, har det ingen gang på jorden.

Svend: Dine Pavlovske reflekser undergraver din troværdighed - og keder os andre.

Klodshans er et eventyr!

Hvorfor støber man ikke bare bly ind i IC4 togene og sender dem i fuld fart ind mod jorden indre ?

Det burde teoretisk set øge jordens rotationshastighed, som man så kunne udnytte til energilager, hvis blot . . . . ;-)

Thumbs up til Peter Hansen ! - For jeg mener virkelig der er brug for nogle nye idéer indenfor energilagring. Bare klø på ! ! ! Der findes ingen "dumme idéer" , blot nogle man af div. årsager ikke ønsker at føre ud i livet.

Men husk:
Klods Hans fik prinsessen, selv om Henrik Stiesdal nok hurtigt kunne lave et regneark der viste, at det var en dårlig forretning/forrentning . . .

\Petter

25 KWh svare til energiindholdet i 2,5 liter benzin.
Sætter det ikke tingene lidt i perspektiv?

Kan forstå ideen men når noget har 60 år på bagen uden være kommet i anvendelse, da fortæller det noget om en dårlig idé ______

Svinghjulet har som opfindelse lidt samme historie som hjulet. Der er eksempler på flere tusinde år gamle "hjul", men hvad de kan bruges til, hvor meget de kan belastes og hvor længe de holder, kommer an på hjullejerne og hvordan de smøres!

For svinghulet som energiakkumulator gælder at man skal op i meget høje omdrejningstal og da betyder det foruden lejernes kvalitet ALT at massen på svinghjulet er fordelt meget pertentligt omkring svinghjulets rotationsakse! Her kan man ikke "nøjes" med de kompensationsklodser som vi ser på vores bilhjul, hvor korrektionen kun gælder for bestemte hastigheder!

John Larsson

netop svinghjul kan levere ekstreme strømstyrker.

@ John Johansen

Alle de ting Du nævner i slutningen af Dit indlæg overholder fysiske love, det gør Svinghjulet bestemt ikke og det er derfor jeg skriver om for 60 år siden.

"Her er mit 'final offer':"

Hvorfor det? Før eller senere kommer du nok på en ide, som ingen andre har tænkt på.

Jeg indleverede for et par år siden en patentansøgning på at bruge vindmølletårnene som "gasflasker" der kunne opbevare trykluft på op til 10 bar

dengang telefonen blev opfundet troede de heller ikke på manden.

Nu er jeg ikke klar over hvilken af de mange mænd der beskæftigede sig med "fjerntalere" du mener, men der var i hvert fald så mange at de sloges om retten til at kalde sig for telefonens opfinder! Bell og Gray indleverede endda deres patentansøgninger samme dag, den 14. februar 1876, men der var også patenteret lignende konstruktioner tidligere! Se evt. https://www.loc.gov/rr/scitech/mysteries/telephone.html

John Larsson

når noget har 60 år på bagen uden være kommet i anvendelse, da fortæller det noget om en dårlig idé ______

Tror at verden havde set politisk anderledes ud hvis man havde kløet på med alternative energier i de 60 år........eller nærmere 100, selv fattigfolket har jo haft råd til at være slutbrugere på alt det olie og kul der blev hentet op og brændt af til varme og mekanisk energi, så de ideer og projekter der har ligget og samlet støv har der ikke været større vilje til at tage op af skuffen.

Jeg indleverede for et par år siden en patentansøgning på at bruge vindmølletårnene som "gasflasker" der kunne opbevare trykluft på op til 10 bar. Rent styrkemæssigt er det ikke helt skørt. Hvis man kombinerer trykluft med et varmelager, så er det muligt at opnå en rimelig effektivitet. Det smukke i løsningen er, at man kan sætte en luftmotor/pumpe direkte på generatoren og udjævne output lokalt. (Mest smart på en gearet mølle)

Desværre var der en smart tysker der havde indleveret en ansøgning et par år før mig, så min patentansøgning faldt og jeg mistede interessen - men det er stadigvæk en god ide der burde forfølges.

Hans-Åge har i øvrigt en vigtig pointe: Det er ikke kun kapacitet der betyder noget. Det er også responstid og maxeffekt. Ud fra det synspunkt kan svinghjulslageret være en brilliant ide.

@Peter Hansen

Underjordisk trykluft. Vi pumper luft ved højt tryk ned i salthorster. Ved vindstille frigøres luften.

Man kunne også brænde alkohol af i stedet for at drikke den!

Hver enhed forekommer ret beskeden, så det må være efter princippet "mange bække små".

25kWh er jo ikke langt fra en husstandsstørrelses daglige forbrug (4000 kWh/år = ca. 10-15kWh/dag).

Med et 6kW solcelleanlæg + ét svinghjul i tilsvarende str. som de beskrevne må jeg kunne gemme 1-2 dages elforbrug i svinghjulet på en solskinsdag og måske 1/2 - 1 dags forbrug på en skyet sommerdag. Det vil give en høj selvforsyningsgrad i marts/april - oktober (op til 65-70% af årsforbrug).

Om det nu kan betale sig afhænger bl.a. af prisen på svinghjulet. Jeg mener prisen er omkring kr. 10.000 (og ikke som anført i en anden kommentar ovenfor). Med 20 års levetid skal denne omkostning fordeles på ca. 20 x 2.500 = ca. 50.000 kWh. Dvs. svinghjulet koster rundt regnet 20 øre/kWh.

Et detaljeret regnestykke skal nok foretages før man ringer til producenten ;-)

Satans, nå, men hvad så med at lagre energien i Jordens rotation? Der er immervæk et stort inertimoment.

For at "lægge energien i jordens rotation" skal man have noget eksternt at holde fast i. Og det er der sådan set ikke ;)

Hvad nu hvis man støber bly ind i vindmøllens vinger. Så vil den snurre selvom vinden stilner af.

Problemet er, at det ikke batter noget.

Lad os tage en mølle som en Siemens 3.6 MW med 120 m rotor. Det har været bestselleren offshore i nogle år, og Danmarks største havmøllepark, Anholt, er opført med denne mølletype.

Rotordiameteren er 120 m og omløbstallet er 13.5 o/min.

Vingerne vejer vel 16-18 tons, hvoraf det meste er i vingeroden. Vingerne på store møller er ofte dimensioneret ud fra egenvægt, så der er grænser for, hvor meget vægt vi kan lægge i tipperne. Lad os sige, at vi kan lægge 3 t ekstra, med et tyngdepumkt i 55 m radius (selvom bly har en høj massefylde, tager 3 tons alligevel noget plads op, så det hele er ikke alt sammen helt ude ved tippen).

Inertimomentet af bly-ballasten bliver så

I = m r^2 = 3 x 3000 kg x (55 m)^2 = 27*10^6 kgm2

Rotationsenergien ved nominel hastighed bliver

E = ½ I w^2 = 0.5 * 2710^6 kgm2 * (13.5 / 60 * 2π)^2 = 2710^6 J = 27 MJ = 3.6 MW x 7.5 s

Med andre ord - 3 tons bly i hver vingetip kan giver en lagerkapacitet svarende til møllens nominelle effekt i 7.5 sekunder.

Vi er dermed tilbage til den gamle erkendelse - det er MEGET svært at få nogen nævneværdig kapacitet ved mekanisk energilagring.

-9! :-) Ku' være sjovt med lidt argumentation!

Svinghjulet kan op- og aflades, mens at en generator kun kan producere elektricitet.

Øj! Man ska' sq pas' på, ikke at stikke snuden frem, her! ;-)

25 KWh svare til energiindholdet i 2,5 liter benzin.
Sætter det ikke tingene lidt i perspektiv?

Det ville kun sætte noget i perspektiv hvis generatoren kunne fødes med strøm, og dermed producere benzin. Ellers ikke.

Svinghjulet kan op- og aflades, mens at en generator kun kan producere elektricitet.

Et enkelt svinghjul kan levere ca. 30 gange højere spidseffekt end hvad Tesla's batterier kan levere

Uden jeg lige kan finde/huske kilden. (Fra før nettet, internettet, altså.) Mener jeg at huske, at netop svinghjul kan levere ekstreme strømstyrker. (Hvorfor jeg nævnte det ifbm bilopladning på kort tid.

• Tror det var i forbindelse med forskning i fusionsenergi, jeg så det, for mange år siden. :-)

''så kan svinghjulet altså levere op til 2 gange højere effekt end Tesla's tilsvarende batteri'' Jeg vil godt vædde en gammel brunsvier på, at dét er 'helt i skoven'!

Et enkelt svinghjul kan levere ca. 30 gange højere spidseffekt end hvad Tesla's batterier kan levere.

Det ér sjovt at sammenligne et hjemmebatteri med et industrielt svinghjul, men hvis vi tager Tesla's industrielle batteri i stedet, som kan holde 100 kWh, og som indrømmet ikke har officielle tal for outputtet, men det kan være 50 kW, som ekstrapoleret fra deres tidligere plan med et 400 kWh batteri, der kan levere 200 kW i 2 timer (ser derfor ikke ud til at være spidseffekt):

https://www.greentechmedia.com/content/images/articles/straubel1.jpg

så kan svinghjulet altså levere op til 2 gange højere effekt end Tesla's tilsvarende batteri, men så heller ikke mere.

når noget har 60 år på bagen uden være kommet i anvendelse, da fortæller det noget om en dårlig idé

• Ingen vil vel kalde dem, for 'dårlige ideer' i dag?

Vi i Danmark, med en meget veludbygget infrastruktur, glemmer nemt at dette er tilfældet. Der er f.eks. i Nordtyskland problemer med at koble flere møller på nettet, da nettet selv ikke har kapacitet til at stabilisere energileverancen. For at håndtere det har de bl.a. bygget energi lagre med ret store 'batteripakker'. Uden disse lagre ville nettet ikke være stabilt. Her hjemme opnås en stor del af stabiliteten i vores net ved hjælp af "roterende reserver" på kraftværker.

Lagre af den omtalte type er ikke tiltænkt at være egentlige energi lagre, men til at stabilisere nettet over en meget kort tidshorisont.Disse hurtige op- og afladninger ville belaste batterier hårdt. Det går ud over deres levetid. Derfor ser man efter andre muligheder. Disse korttidslagre er med til at sørge for at energien der kommer fra f.eks. vindmøller også er stabil over en kort tidshorisont, selv om vinden varierer.

Et enkelt svinghjul kan levere ca. 30 gange højere spidseffekt end hvad Tesla's batterier kan levere.

-5 (Til nu)

Øj! Man ska' sq pas' på, ikke at stikke snuden frem, her! ;-)

Kan forstå ideen men når noget har 60 år på bagen uden være kommet i anvendelse, da fortæller det noget om en dårlig idé ______

25 KWh svare til energiindholdet i 2,5 liter benzin.
Sætter det ikke tingene lidt i perspektiv?

25 KWh svare til energiindholdet i 2,5 liter benzin. Sætter det ikke tingene lidt i perspektiv?

Kan nogen forklare mig forholdet mellem at kunne lagre 25KWh og så kunne afgive 100KW - hvor længe?.

25 kilowatttimer / 100 kilowatt = 1/4 time

Altså i ét kvarter.

Ikke den længste 'evighed' jeg har hørt om...!

Jeg arbejder med nogle af de største energilager i Danmark, nemlig gaslagrene. De kan lagre 12.000.000.000.000 kWh (12 TWh) energi i form af - ja - naturgas. Det tager ca. en hel sommer at fylde dem og en vinter at tømme dem. DET er energilager.

Men derfor er svinghjul også energilager, det er blot på en helt anden skala. Naturgaslagrenes fleksibilitet er i størrelsesorden 1% af energien pr døgn. Med en levetid på 30-40 år (med et godt vedlighold), kommer disse lager maksimalt til at cykle 30-40 gange. Disse svinghjul vil kunne cykle det samme i løbet af en dag!

Tesla Power Wall er tænkt til at cykle en gang i døgnet. Varmelager i fjernvarmen ligger også i døgn-dage cyklus.

Det er oplagt at disse forskellige energilagringsteknologier har forskellige anvendelser.

Kan nogen forklare mig forholdet mellem at kunne lagre 25KWh og så kunne afgive 100KW - hvor længe?. Som netstabilisering sikkert fint, men til oplagring som overskriften hentyder til, da en meget dyr løsning:-( Sæt fart i batteriteknologien. Selv de nyeste biler har gammeldaws blyakkuer, men det er jo ikke småting disse simple og prisbillige konstruktioner kan holde til :-) Jeg er rimelig imponeret over energitætheden i moderne LiPo celler, men det er jo også en energiform der skal omgås med en hvis forsigtighed...det ved enhver modelhobby enthusiast :-(

Det handler om styrke/vægt forhold. Energien i et svinghjul styret af vinkelhastigheden i anden, og afstanden af massen fra centrum i anden - derfor er rpm og matrealistyrke vigtigere end vægt.

Hvorfor laver man hjulet af kulfiber? Umiddelbart burde man vel lave det så tungt som muligt.

Hvorfor laver man hjulet af kulfiber? Umiddelbart burde man vel lave det så tungt som muligt.

Et stort No-Break anlæg. Gad vide hvor mange der skal til for at dække Færøerne ind. De er jo snart 100% vinddrevne.

<a href="https://www.teslamotors.com/powerwall">https://www.teslamotors.com/powe…;

Fordi batterierne ikke er så glade for konstant at blive af- og opladt.

https://www.teslamotors.com/powerwall

Nu melder artiklen ikke noget om prisen, men jeg mener at vide, at Beacon's system koster af størrelsesordenen 3 mio. USD pr. MWH = 2600 EUR pr. kWh.

Hvis man sætter dette beløb ind i modellen, som jeg fremlagde tidligere på dagen, får man en energipris af størrelsesordenen 27.50 kr/kWh. Se https://ing.dk/blog/lidt-om-priser-paa-energilagring-176363.

Svinghjul kan MÅSKE have en relevans for stabilisering ved forstyrrelser på nettet og til UPS-systemer, men de har ingen relevans til egentlig energilagring.

https://ing.dk/artikel/derfor-tvivler-toyota-paa-hurtigladning-af-elbiler-175488#comment-664693

På det sidste er blevet vild med stor dyr infrastruktur der ikke rigtigt producerer noget andet end net stabilisering...