私たちは最近化学ストレージ システムに集中しており、他の古い、より効率的に見える機械式バッテリーを忘れてしまっている人もいるのではないでしょうか？
そのような電池がフライホイールです。 過去50年間にいくつかの実験が成功し、フライホイールの用途は、病院のUPSとして機能するものから、列車全体を動かし、その力だけで巡航速度にするものまで、さまざまなものがありました。 自転車を修理して、逆さまに置いたままペダルを回して、車輪を高回転にしたことがありますか？ そのとき、車輪を止めようとすると、車輪に力がかかることを確認したのではないでしょうか。 これはどういうことでしょうか？ このエネルギーは摩擦によって失われます（場合によっては熱も）。
賢い人たちは、このフライホイールの回転エネルギーを使って、何か役に立つことをしようと考えました。 これは何世紀も前に書かれた古い技術ですが。
そこで、科学者は鋼管を作成し、磁気ベアリングに取り付け（摩擦を減らすために、管と固定子の接続は磁場を介していました）、最大 50,000 rpm まで回転させたのです。 必要な時には、その回転力を使って電気を作り（古典的な方法）、そこからエネルギーを取り出して回転数を下げるのである。 もう、眉唾ものではないか？ まあ、フライホイールはすぐに止まってしまうと思うかもしれませんが、数字で見ると、一般的なエネルギー容量は3kWhから133kWhで、蓄電効率は最大90％です。
1950年代には「ジャイロバス」という実験用のバスが作られて、スイスのイヴェルドンで使用されていたそうですよ。 また、この原理を応用した自動車も試作されている。 炭素繊維などの新素材により、より使いやすく、より強力になりました。 実際、フライホイールの素材が丈夫であればあるほど、回転速度が上がり、蓄えられるエネルギーも多くなる。 それがフライホイールの唯一の重大な制限であり危険性である。 速く回しすぎると粉々に壊れてしまうのだ。
機械式電池は時間にも強い。 テキサス大学オースティン校の ECE 研究員、マーク・フリン博士は、20 年間連続使用できるフライホイール システムを設計しました。
「フリン氏の設計は制動エネルギーを捕らえ、次の巻き上げに使用するものです」。 さらに重要なことは、フライホイール蓄電システムを追加することで、ピーク時の電力要件を下げ、アイドル時のエネルギーを節約することです。 中国でのフィールド テストでは、オペレータが削減された電力要件に適したジェネセットを使用し、機械式バッテリーを追加した場合、燃料消費量が 38% 減少し、NOx と PM の排出量が大幅に削減されたことが示されています。
Flynn のフライホイール モーター コントローラーは、基幹業務用データ センターや病院で使用されている産業用バッテリーを置き換えるものでもあります。 「産業用バッテリは、当初はフライホイールよりも安価ですが、メンテナンスを考慮すると、また、バッテリの頻繁な交換を避けるために必要以上の充電をしなければならないことを考えると、フライホイールを使ったソリューションはかなり安価になります」とFlynnは述べています。 「VYCON フライホイールは 20 年間使用でき、200 個の大規模な有毒鉛蓄電池をどうするかという問題を解決できます」
病院やデータ バックアップ センターでは、停電になることは許されません。 企業の生命や災害復旧は、途切れることのないエネルギーの流れに依存しています。 一般的な停電は非常に短く、ほとんどの病院やデータ センターにはバックアップ用のディーゼル発電機があるため、産業用バッテリの余分なエネルギー貯蔵が完全に利用されることはありません。 ほとんどの停電はフライホイールの能力の範囲内ですが、停電が続くとフライホイールは有害な電力異常を吸収し、優雅に発電機に移行します。これは、発電機は10秒以内に負荷を引き受けなければならないという緊急電源規制に適合しています。 機械式バッテリーは、急速なサイクルに対する耐性も高いのです」
フライホイールがあることで、化学バッテリーに代わるものができ、この興味深い技術の開発を継続する原動力となります。 たとえば、ノートパソコンの電池が切れかかっているときに、ポケットにあるフライホイールで電力を供給することができます。 また、電気自動車などに搭載して可動させる可能性を検証したところ、カーブでの車の安定性を妨げないような特別な工夫が必要であることがわかりました。 それについては、今後の記事で書いていきたいと思います。
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