中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：如果只有人能夠解決存儲(chǔ)問(wèn)題 - 如何大規(guī)模地廉價(jià)存儲(chǔ)大量電力，可再生能源可能是世界上主要的能源來(lái)源？電池太貴，不能持續(xù)足夠長(zhǎng)的時(shí)間。抽水電站很便宜但對(duì)大多數(shù)地方來(lái)說(shuō)都不可行。蓄熱很有前景，但仍然太昂貴或難以擴(kuò)展。壓縮空氣價(jià)格便宜且可擴(kuò)展，但效率不高（盡管LightSail是一家由Peter Thiel，Vinold Khosla和比爾蓋茨支持的新公司，希望改變這種狀況）。飛輪怎么樣？最大的玩家Beacon Power 于2011年破產(chǎn)。
然而，飛輪可能正在獲得第二次生命。硅谷發(fā)明家比爾格雷擁有一種新的飛輪設(shè)計(jì)，可以以每千瓦1,333美元的價(jià)格提供分布式和高度可擴(kuò)展的存儲(chǔ)，使其與泵送水力和壓縮空氣相比具有價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力。效率超過(guò)80％，可與最佳存儲(chǔ)替代品相媲美，并提供10年保修。它將成為具有太陽(yáng)能光伏（PV）系統(tǒng)的離網(wǎng)房屋的完美補(bǔ)充，能夠在大多數(shù)太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的充電時(shí)間內(nèi)在5小時(shí)內(nèi)完全充電 - 并且可以存儲(chǔ)15千瓦時(shí)的電力，足夠從日落到日出經(jīng)營(yíng)一個(gè)不起眼的房子。
Gray將他的發(fā)明稱(chēng)為Velkess（用于VEry大型動(dòng)能儲(chǔ)存系統(tǒng)）。他目前正在Kickstarter活動(dòng)中為原型籌集資金。
Velkess通過(guò)更好地管理旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的自然“擺動(dòng)”來(lái)改進(jìn)傳統(tǒng)的飛輪。傳統(tǒng)的飛輪非常昂貴，因?yàn)楣こ處煂④?chē)輪旋轉(zhuǎn)的自然軸線(xiàn)與發(fā)電機(jī)的所需旋轉(zhuǎn)對(duì)齊。因此，他們總是努力使用非常昂貴的磁鐵和軸承，高精度工程和高級(jí)碳纖維或剛性鋼等材料來(lái)最小化車(chē)輪的自然擺動(dòng)。Beacon用于電網(wǎng)存儲(chǔ)的飛輪每兆瓦時(shí)耗資高達(dá)300萬(wàn)美元。
格雷不是試圖對(duì)抗擺動(dòng)，而是通過(guò)將車(chē)輪懸掛在萬(wàn)向節(jié)內(nèi)來(lái)重定向它 - 這一概念使陀螺儀工作。
Velkess中的萬(wàn)向節(jié)是不對(duì)稱(chēng)的，因此兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸 - 飛輪軸以及驅(qū)動(dòng)無(wú)刷感應(yīng)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸不在同一平面上，并且具有不同的頻率周期。這抑制了使傳統(tǒng)飛輪難以控制的共振效應(yīng)（其中一個(gè)平面中的共振干擾可能會(huì)加劇，直到設(shè)備破碎）。使用萬(wàn)向節(jié)，一個(gè)平面內(nèi)的共振被轉(zhuǎn)換為另一個(gè)平面，這在同一頻率下是非共振的。因此，僅需要非常寬松的工程公差 - 大約十六分之一英寸 - 來(lái)構(gòu)建該裝置。
Gray依靠德克薩斯A＆M大學(xué)退休教授機(jī)械工程師John Vance的開(kāi)創(chuàng)性工作，他對(duì)飛輪，機(jī)械振動(dòng)和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了廣泛的研究。格雷還降低了材料成本。而不是用昂貴的鋼鐵或碳纖維制造輪子，格雷用廉價(jià)的“E-玻璃”級(jí)玻璃纖維制造出來(lái) - 與用于浴室門(mén)和釣魚(yú)竿的東西相同。因?yàn)樗且环N更加靈活的材料，當(dāng)玻璃纖維輪的旋轉(zhuǎn)速度發(fā)生變化時(shí)，它比鋼或碳纖維更容易翹曲和擺動(dòng)。
當(dāng)其他飛輪制造商專(zhuān)注于提高密度和發(fā)電量時(shí)，格雷專(zhuān)注于降低存儲(chǔ)的資本成本似乎已經(jīng)得到了回報(bào)。格雷說(shuō)，Velkess每兆瓦時(shí)可以存儲(chǔ)300,000美元的電費(fèi)，約為Beacon單位成本的十分之一?！拔液芨吲d看到這個(gè)概念得到宣傳，因?yàn)槲蚁嘈潘谐晒Φ南Ｍ?，”萬(wàn)斯談到Velkess。
Gray的設(shè)計(jì)還可以更容易地控制其最關(guān)鍵部件的可能故障：車(chē)輪本身和軸承。因?yàn)轱w輪是成千上萬(wàn)根光纖的束，如果一根光纖斷裂，它就會(huì)擺脫束而不是直接對(duì)車(chē)輪的其余部分施加壓力并使其斷裂。飛輪將簡(jiǎn)單地“脫落”輕質(zhì)材料。
對(duì)于軸承，Velkess使用“角接觸陶瓷混合”（氮化硅）球軸承在不銹鋼軌道中運(yùn)行，其中軸承和推力載荷都漂浮在磁鐵上。如果軸承開(kāi)始失效，它們產(chǎn)生的熱量將在早期由一個(gè)簡(jiǎn)單的溫度傳感器檢測(cè)到。
在發(fā)生災(zāi)難性事件之前很久就可以很容易地檢測(cè)出任何類(lèi)型的故障，從而允許設(shè)備發(fā)出警告并觸發(fā)關(guān)機(jī)。在離網(wǎng)關(guān)閉時(shí)，該裝置將排出熱空氣直至其旋轉(zhuǎn)至停止 - 大致相當(dāng)于運(yùn)行10小時(shí)的1,500瓦干發(fā)器。在并網(wǎng)應(yīng)用中，它可以簡(jiǎn)單地將電力轉(zhuǎn)儲(chǔ)到電網(wǎng)。
整個(gè)裝置裝在真空密封的鋼箱內(nèi)，與家用冰箱的占地面積大致相同，只有一點(diǎn)點(diǎn)。飛輪本身的高度和直徑約為66 x 66厘米，重約340公斤。
它將進(jìn)行優(yōu)化，在27安培時(shí)提供高達(dá)3千伏安的連續(xù)功率輸出，但可以處理水泵和圓鋸等重型設(shè)備啟動(dòng)時(shí)出現(xiàn)的更高“爆發(fā)”功率負(fù)載。該裝置可以以任何速率放電至三千瓦，直到飛輪旋轉(zhuǎn)至其“完全放電”的速度為每分鐘9,000轉(zhuǎn)。
格雷打算首先針對(duì)48伏離網(wǎng)住宅市場(chǎng)，其中Velkess將成為典型48伏電池系統(tǒng)的直接替代品。之后是240伏的住宅和小型商業(yè)市場(chǎng)，當(dāng)電網(wǎng)停電時(shí)，Velkess可以為并網(wǎng)太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)提供備用。最終，他希望進(jìn)入600伏的公用事業(yè)規(guī)模太陽(yáng)能市場(chǎng)。
在Beacon失敗的情況下，Velkess可能會(huì)成功。與大多數(shù)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手一樣，后一種設(shè)備只能在非常短的時(shí)間內(nèi)釋放大量電力，而格雷則會(huì)做相反的事情：它可以根據(jù)需要緩慢放電幾小時(shí)。而B(niǎo)eacon的系統(tǒng)非常昂貴以至于它對(duì)工業(yè)應(yīng)用來(lái)說(shuō)才真正有意義，而Grey的價(jià)格便宜到足以在住宅和小型商業(yè)市場(chǎng)中獲得良好的經(jīng)濟(jì)意義。
