Accumulare energia con i volani, le Flywheel

Su TOD (The Oil Drom) possiamo leggere un interessante articolo Energy Storage - Flywheel  sulle ruote libere o volani utilizzati per accumulare energia cinetica per restituirla al momento opportuno come energia elettrica. 

I volani sono meccanismi molto semplici. Se si dispone di una bicicletta si può vedere come funziona quando solleviamo da terra una delle sue ruote facendola girare. Se il mozzo della ruota è in buono stato la ruota continua a girare per un bel po' di tempo fino a quando glielo permette l'attrito dell'aria e la resistenza del mozzo.

Concetti di base

Efficienza - carico e scarico sono realizzate con perdite molto piccole, un sistema di storage con un volano elettrico può avere efficienze fino al 97%; 

Risposta veloce - può tempestivamente accumulare grandi quantità di energia, e altrettanto rapidamente restituirle; 

Lifetime - i primi volani costruiti nel XVIII secolo per l'industria ferroviaria funzionano ancora oggi. 

Manutenzione / smantellamento - i volani sono conservati in contenitori sottovuoto,  non pongono problemi di riciclaggio  o  di disattivazione   chimica.

Le prime applicazioni commerciali fecero nascere le prime delusioni mettendo in luce i principali svantaggi dei volani:
Peso - i volani in lega possono facilmente pesare diverse tonnellate, per applicazioni di trasporto possono rappresentare un problema serio, a causa della inerzia che impongono alle accelerazioni e frenata; 

Fallimento - se un volano per qualche motivo non riesce a funzionare ad alta velocità rotazione, si disintegra, mandando  schegge velocissime come proiettili in direzioni casuali. Per evitare danni essi devono essere mantenuti all'interno di un contenitore blindato, aggiungendo ulteriore peso al sistema; 

Cuscinetti - cuscinetti in lega hanno dimostrato una usura molto rapida, riducendo  l'efficienza  e poi rendendo inutile il volano; 

Momento angolare - la quantità di moto 'trattenuto' nel volano agirà contro i cambi di direzione, che nei mezzi di trasporto rappresenta un handicap vero e proprio. 

Per quanto scritto sopra ho sempre considerato i volani in senso positivo per l'accumulo stazionario, non certo  utilizzabili nei veicoli elettrici, soprattutto per la loro grande capacità di assorbire energia e restituirla altrettanto rapidamente ma sempre e comunque per brevi periodi, in associazione per stabilizzare e compensare, per esempio, gli sbalzi procurati negli impianti solari fotovoltaici ed eolici anche di grandi dimensioni. 

Questo tipo di  tecnologia, comunque, l'abbiamo vista nelle auto da corsa in Formula1 sotto il nome di KERS (Kinetic Energy Recovery System).

L'articolo su TOD mette in evidenza il fatto che i volani sono perdenti rispetto alle batterie agli ioni di litio per quanto riguarda la densità di energia volumetrica e ponderale, ma risultano vincenti per l'erogazione di energia in unità di tempo.


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