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Accumulo di energia a volano (FES)

1970
Sistema di accumulo di energia a volano in applicazioni meccaniche industriali.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

L'accumulo di energia tramite volano (FES) funziona accelerando un rotore (volano) a una velocità molto elevata e immagazzinando l'energia nel sistema come energia cinetica rotazionale. L'energia immagazzinata è proporzionale al quadrato della velocità di rotazione. Quando l'energia viene estratta, la rotazione del volano rallenta. La formula per l'energia immagazzinata è [latex]E = frac{1}{2} I omega^2[/latex], dove I è il momento d'inerzia e ω è la velocità angolare.

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
- Meccanica

Tipo

Dispositivo fisico

Interruzione

Sostanziale

Utilizzo

Nicchia/Specializzato

Precursori

  • il tornio del vasaio (antico)
  • Le leggi del moto di Newton
  • invenzione del motore/generatore elettrico
  • sviluppo di materiali ad alta resistenza come acciaio e compositi di carbonio
  • progressi nella tecnologia del vuoto e nei cuscinetti magnetici

Applicazioni

  • gruppi di continuità (UPS) per data center
  • regolazione della frequenza di rete
  • sistemi di recupero dell'energia cinetica (kers) negli sport motoristici e nei veicoli
  • accumulo di energia per il controllo dell'assetto dei veicoli spaziali
  • stabilizzazione della potenza per processi industriali

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

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Argomenti correlati: volano, energia cinetica, energia rotazionale, FES, accumulo di energia, momento d'inerzia, regolazione di frequenza, UPS, rotore ad alta velocità, cuscinetti magnetici.

Contesto storico

Accumulo di energia a volano (FES)

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

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

Invenzioni, innovazioni e principi tecnici correlati

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