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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.

Um sistema FES moderno consiste em um rotor maciço girando em um invólucro quase a vácuo para minimizar o atrito com o ar. O rotor é conectado a um motor/gerador. Para armazenar energia, o motor A energia é armazenada em rotores que giram em torno de um volante até atingir a velocidade desejada. Para liberar energia, o volante giratório aciona o gerador, produzindo eletricidade e reduzindo a velocidade do rotor. A quantidade de energia armazenada é dada por [latex]E = frac{1}{2} I omega^2[/latex]. Para maximizar o armazenamento de energia, os rotores são projetados para terem um alto momento de inércia e serem capazes de suportar as imensas forças centrífugas em velocidades de rotação muito altas (dezenas de milhares de RPM). Sistemas FES avançados utilizam rotores feitos de compósitos de fibra de carbono de alta resistência e empregam mancais magnéticos para eliminar o atrito do contato mecânico, permitindo uma eficiência extremamente alta (frequentemente acima de 90%) e uma vida útil muito longa com degradação mínima (centenas de milhares de ciclos). O FES é particularmente adequado para aplicações que exigem ciclos frequentes e rápidos de carga e descarga, como a regulação da frequência da rede elétrica, pois pode responder a flutuações de energia em milissegundos.

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

  • household-scale flywheel systems for residential solar storage
  • flywheel-based charging stations for electric vehicles
  • integration into wind turbines to smooth power output
  • levitating flywheel systems using high-temperature superconductors
  • modular, containerized flywheel farms for grid services
  • kinetic batteries for public transportation systems (e.g., trams, trains)
  • flywheel systems for launch-assist catapults
  • portable flywheel power packs for remote locations
  • use in regenerative braking for elevators in tall buildings
  • development of hubless flywheel designs for increased energy density
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)

10º ano aniversário

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