introduction to HTS flywheel energy storage
1. 에너지 저장 방법 소개
에너지 저장 기술의 종류
2. 플라이휠 에너지 저장 소개
2.1 플라이휠 에너지 저장 베어링
그림에서 볼 수 있듯이 플라이휠 에너지 저장 시스템은 대략
고속으로 회전하는 플라이휠 회전자를 진공 상태로 만드는 것은 주로 플라이휠 회전자 시스템의 바람 저항 손실을 줄이기 위해서이다. Acamley 등의 연구결과에 따르면 진공도가 너무 높으면 에너지 저장 시스템 내부의 냉각 능력이 낮아져 플라이휠 회전자의 온도가 높아진다. 헬륨 환경은 고진공도의 상태보다 풍손상을 줄이는 데 더 유리하다.
플라이휠 회전자
초기 플라이휠 회전자는 강철 또는 알루미늄 합금 재질을 많이 사용했으며, 이러한 회전자는 무게가 크고 속도가 느리며 에너지 저장 밀도가 낮다는 단점이 있습니다. 성능을 향상시키기 위해 현재 고성능 연속 섬유를 보강체로, 수지 재질을 기준으로 사전 응력 감김 기술과 다중 링 간섭 맞춤을 결합한 공정을 통해 무게가 가볍고 에너지 저장 밀도가 높은 복합 재질 플라이휠 회전자를 만들고 있습니다. 프랑스 소코믹스 (Socomec) 와 미국 Beacon Power (Beacon Power) 가 생산한 에너지 저장 시스템은 모두 복합 소재 플라이휠 회전자를 채택하고 있다.
지지 시스템
휠 에너지 저장 시스템의 베어링 지지 방법은 주로 기계 베어링, 수동 자기 베어링 및 능동 자기 베어링입니다. 플라이휠 회전자가 고속으로 회전할 때 기존의 기계 베어링은 더 많은 에너지를 소비하며, 전체 에너지 저장 시스템의 효율성을 높이기 위해 자기 베어링을 저전력 지지 방식으로 많이 사용하지만, 자기 베어링 고장으로 인한 회전자 시스템에 의한 손상을 방지하기 위해 현재 기계 보조 베어링과 자기 베어링의 지지 방안을 많이 사용하고 있습니다.
이동/발신기
이동/발신기는 전체 플라이휠 에너지 저장 시스템의 핵심 동력원입니다. 기계 에너지와 전기 에너지 사이의 전환은 이동/발전기기의 상호 변환을 통해 이루어진다. 이동/발전기를 사용하면 전체 시스템의 공간 활용도를 크게 높이고 에너지 저장 시스템의 전체 무게를 줄일 수 있습니다.
전력 변환기
전력 변환기는 에너지 저장 플라이휠 시스템의 에너지 변환 제어의 핵심 구성 요소로서 FM, 정전압, 정류 등의 기능을 갖추고 있습니다. 전력 변환기의 응용은 플라이휠 시스템의 유연성과 제어력을 높였다. 충전 중에 전력 변환기는 일정한 토크 제어와 일정한 전력 제어를 사용하여 AC 를 DC 로 변환하고 모터를 구동하여 플라이휠을 빠르게 회전합니다. 플라이휠이 최대 속도에 도달하면 전력 변환 장치는 플라이휠 속도를 유지하고 로터 시스템의 자체 에너지 손실을 줄이기 위해 저압을 제공합니다.
2.2 고온 초전도 베어링
은 이미 1945 년 초전도체를 응용해 자기베어링을 실현한다는 비전을 제시했지만, 1987 년 액화질소 온도 영역 (77 K) 에서 작동하는 YBCO 고온 초전도체 재료를 발견한 후에야 이 아이디어가 현실화되었다. 고온 초전도체 소재만의 자기선못 고정 특성으로 SMB 가 외부 통제 없이 안정적인 공중부양을 할 수 있게 해 연구자들에게 큰 흡인력을 보이고 있다.
고온 초전도체 재질의 자기선 못 박는 특성을 기반으로 SMB 는
가 안정된 공중부양에서 유래하지 않고 추가 제어 고리가 필요하지 않다는 많은 장점을 보여 줍니다.
회전 속도가 빨라 520 000 r/min 실험 속도를 달성했습니다.
손실이 적고 마찰계수가 10-7 로 기계적 베어링 (10? 3) 및 정상 유도 (전자기) 자기 베어링 (10? 4) 마찰 계수가 몇 단계 낮습니다. SMB 의 우월성은 기존 기계 베어링 및 활성 자기 베어링에 비해 주로 위의 세 가지 점에 반영됩니다.
플라이휠 에너지 저장 베어링은 기계 베어링, AMB 활성 자기 베어링, SMB 초전도 자기 베어링의 세 가지 주요 범주로 나뉩니다.
비교는 다음과 같습니다.
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표 1: 기계 베어링, 활성 자기 베어링 및 SMB 성능 비교
초전도 자기 베어링
보조 부품 저온 장치 센서 없음
속도 제한 없음 없음
운반 능력 낮음 높음
강성 낮음 높음
그렇다면
2.3 탄소 섬유 플라이휠
탄소 섬유 플라이휠
플라이휠 로터 재료 성능 비교
재료 이름 재료 강도 GPa 재료 밀도 kg/m3 에너지 저장 밀도 wh
E 유리 섬유 3.52540231.9
S 유리 섬유 4.82520320.6
Kevlar 섬유 3.8145044
탄소섬유 T100010.01780945.7
[1] 중국은 계속' 배추화' 탄소섬유 T700 급 200 원 킬로그램 당
당시 국내에 있었다 심양중항신소재유한공사, 길림시 탄소섬유 하이테크 산업화기지, 하얼빈천순화학기술개발유한공사, 금발기술탄소섬유, 중국석유가스그룹회사 등.
2.4 전기 전자 부분
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테슬라 powerwall
10 /kWh 1 만 3 천 달러
10 도 전기 250kW 달러
비교, primus 무디의 2015 년 1 월 보고서에 따르면, "오늘날의 배터리 투자 비용은 거의 500 ~ 600 달러 /kWh 에 육박한다."
에너지 저장은 주로 에너지 유형과 전력 유형의 두 가지 유형으로 나뉩니다. 에너지형 에너지 저장 용량은 크고, 반응 속도가 느리며, 충전 방전 횟수가 제한되어 있다. 전력형 응답 속도가 빠르고 용량이 작다.
초전도 자기 저장 장치든 고온 초전도 플라이휠 저장 장치든 가장 큰 장점은 방전 전력이 크다는 점이다. 자체 방전율은 화학에너지 저장보다 우세하지는 않지만, 거의 할 수 있다. 초전도 코일과 고온 초전도 베어링, GM 냉각 기술도 성숙하고, 국내 T-800 탄소섬유 선재, YBCO 스트립도 양산할 수 있다.
가장 중요한 문제는 가격상이다. 테슬라의 파워볼은 3500 달러, 10kWh 배터리, 일반 화학배터리 500 달러 /kWh 를 할 수 있다. SMES 국내 원형은 1MJ, 미제 100MJ, 일본 2.4GJ 를 할 수 있다. 1kWh=3.6MJ 인 반면, 1MJ 의 원형은 부피나 무게, 가격이 파워월보다 높으며, 순환 수, 방전 깊이, 방전 전력 등에만 장점이 있습니다.
고온 초전도 플라이휠 에너지 저장도 마찬가지다. 단위 질량/부피 에너지는 SMES 만큼 좋지는 않지만 전력 전자 부분은 간단하다. 결국 플라이휠+모터는 강한 자력을 차단할 필요가 없기 때문이다. HTS-FESS 국내 원형 1MJ, 미티보잉 10kWh 입니다.
완장, 2GJ=555 도 전기, 1 회 전기 5 센트, 전력형은 최대 280 원짜리 전기를 저축해 주지만, 이 비용은 최소 수백만 RMB 입니다. 그래서 전력형 에너지 저장은 대규모 에너지 저장 비용으로 여전히 너무 높다. (그렇지 않으면 전력형이라고 불림)
그래서 현재 있는 앱은 모두 군사분야와 시범공사로 대규모 응용하면 비용이 많이 든다. 현재 출구는 다원복합에너지 저장, 에너지형과 전력형 에너지 저장으로 에너지 관리와 동적 조정의 균형을 이루는 데 있다.
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마이크로 제어 신 에너지
심천 마이크로 제어 신 에너지 기술 유한 회사 (마이크로 제어 또는 마이크로 제어 신 에너지 에너지) 는 글로벌 물리적 에너지 저장 기술의 선두 주자입니다. 심천에 본사를 두고 있는 이 회사는 북미, 유럽, 아시아, 라틴 아메리카 등의 지역을 운영하고 있으며,' 안전하고 안정적이며 효율적인' 세계 최고의 자기부상에너지 기술로 화웨이, GE, ABB, 지멘스, 에머슨 등 세계 500 대 기업들의 신뢰를 받고 있습니다.
향후 에너지' 청결, 고밀도, 디지털화' 를 위한 3 대 트렌드를 위해 회사는 전략적 신흥 산업에 에너지 운송, 저장, 재활용, 데이터 관리를 위한 시스템 솔루션을 제공하기 위해 지속적으로 노력하고 있습니다.