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Almacenamiento de energía con volante de inercia (FES)

1970
Sistema de almacenamiento de energía mediante volante de inercia en aplicaciones de mecánica industrial.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

El almacenamiento de energía en volantes de inercia funciona acelerando un rotor (volante de inercia) a una velocidad muy alta y manteniendo la energía en el sistema como energía cinética rotacional. La energía almacenada es proporcional al cuadrado de la velocidad de rotación. Cuando se extrae energía, la rotación del volante se ralentiza. La fórmula de la energía almacenada es [latex]E = \frac{1}{2} I \omega^2[/latex], donde I es el momento de inercia y ω es la velocidad angular.

A modern FES system consists of a massive rotor spinning in a near-vacuum enclosure to minimize air friction. The rotor is connected to a motor/generator. To store energy, the motor uses electricity to spin the flywheel up to speed. To release energy, the spinning flywheel drives the generator, producing electricity and slowing the rotor down. The amount of energy stored is given by [latex]E = frac{1}{2} I omega^2[/latex]. To maximize energy storage, rotors are designed to have a high moment of inertia and be able to withstand the immense centrifugal forces at very high rotational speeds (tens of thousands of RPM). Advanced FES systems use rotors made from high-strength carbon-fiber composites and employ magnetic bearings to eliminate friction from mechanical contact, allowing for extremely high efficiency (often over 90%) and very long lifespans with minimal degradation (hundreds of thousands of cycles). FES is particularly well-suited for applications requiring frequent, rapid charge and discharge cycles, such as grid frequency regulation, as it can respond to power fluctuations in milliseconds.

UNESCO Nomenclature: 2210
- Mecánica

Tipo

Dispositivo físico

Ruptura

Sustancial

Uso

Nicho/Especialización

Precursores

  • la rueda del alfarero (antigua)
  • Las leyes del movimiento de Newton
  • invención del motor/generador eléctrico
  • Desarrollo de materiales de alta resistencia como acero y compuestos de carbono
  • avances en tecnología de vacío y cojinetes magnéticos

Aplicaciones

  • Sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI) para centros de datos
  • regulación de la frecuencia de la red
  • Sistemas de recuperación de energía cinética (KER) en deportes de motor y vehículos
  • almacenamiento de energía para el control de actitud de naves espaciales
  • estabilización de potencia para procesos industriales

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

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Relacionado con: volante de inercia, energía cinética, energía rotacional, FES, almacenamiento de energía, momento de inercia, regulación de frecuencia, UPS, rotor de alta velocidad, cojinetes magnéticos.

Contexto histórico

Almacenamiento de energía con volante de inercia (FES)

1963
1965
1970
1970
1974-11-15
1980
1980
1963
1964
1968
1970
1970
1975
1980
1980

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

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