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Armazenamento de energia por volante (FES)

1970
Sistema de armazenamento de energia por volante em aplicações de mecânica industrial.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

O armazenamento de energia por volante (FES, na sigla em inglês) funciona acelerando um rotor (volante) a uma velocidade muito alta e mantendo a energia no sistema como energia cinética rotacional. A energia armazenada é proporcional ao quadrado da velocidade de rotação. Quando a energia é extraída, a rotação do volante diminui. A fórmula para a energia armazenada é [latex]E = frac{1}{2} I omega^2[/latex], onde I é o momento de inércia e ω é a velocidade 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
Mecânica

Tipo

Dispositivo físico

Interrupção

Substancial

Uso

Nicho/Especializado

Precursores

  • a roda de oleiro (antiga)
  • Leis do movimento de Newton
  • invenção do motor/gerador elétrico
  • Desenvolvimento de materiais de alta resistência, como aço e compósitos de carbono.
  • avanços na tecnologia de vácuo e mancais magnéticos

Aplicações

  • sistemas de alimentação ininterrupta (UPS) para centros de dados
  • regulação da frequência da rede
  • Sistemas de recuperação de energia cinética (kers) no automobilismo e em veículos
  • Armazenamento de energia para controle de atitude de espaçonaves
  • Estabilização de energia para processos industriais

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

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Relacionado a: volante, energia cinética, energia rotacional, FES (sistema de armazenamento de energia), armazenamento de energia, momento de inércia, regulação de frequência, UPS (sistema de alimentação ininterrupta), rotor de alta velocidade, mancais magnéticos.

Contexto histórico

Armazenamento de energia por volante (FES)

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

(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

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