Optimum Shape Flywheel – Kostenreduktion durch neue Konstruktionsansätze, Rotorbauformen und Fertigungsverfahren

Hocheffiziente Schwungradspeicher (Flywheels) stellen eine ökologisch und ökonomisch nachhaltige Technologie zur dezentralen Speicherung von elektrischer Energie dar. Verglichen mit anderen Speichertechnologien, wie z.B. Akkumulatoren, weisen Flywheels eine wesentlich längere Lebensdauer auf. Sie benötigen minimale systematische Wartung und sind aus ökologisch unbedenklichen Werkstoffen hergestellt. Die wenigen aktuell verfügbaren Flywheels weisen vor allem aufgrund deren komplexen Aufbaus mit suboptimaler Materialausnutzung hohe Investitionskosten auf. Im Rahmen des OptimumShapeFlywheel-Forschungsprojekts werden in einer Kooperation zwischen der TU-Wien und der Fa. FWT Wickeltechnik GmbH innovative Ansätze zur optimalen Formgebung sowie des optimalen Materialaufbaus der zentralen Komponente jedes hocheffizienten Flywheels, dem Schwungrad sowie geeignete Fertigungstechniken erarbeitet. Damit lassen sich zum einen die Investitionskosten wesentlich reduzieren und zum anderen die Gesamtenergieeffizienz nochmals steigern wodurch hocheffiziente Flywheels für ein breites Anwendungsfeld wirtschaftlich nutzbar werden. Folgende Forschungsschwerpunkte sind hierzu geplant: Modellbildung zur Finite Elemente basierten Festigkeitsrechnung von Komposit-Werkstoffen: Erstellung der für die Berechnung der OptimumShapeFlywheel-Geometrie erforderlichen komplexen Modelle für die FE-Berechnung. Implementierung eines geeigneten Versagenskriteriums für die Komposit-Schwungmasse. Experimentelle Erfassung aller erforderlichen Materialparameter und Auswahl der bestmöglichen Modellierung. Innovative Schwungmassenformgebung: Vollkommen neue Schwungradgeometrie zur bestmöglichen Materialausnutzung. Fertigungstechnik für die optimale Schwungradtopologie: Fertigung komplexer Komposit-Strukturen, Optimierung, sichere Integration aller Komponenten. Messtechnische Verifikation aller Forschungsergebnisse: Statischer Messaufbau zur sicheren Verifikation der FE-Berechnungen. OptimumShapeFlywheel-Messaufbau zur Gesamtverifikation aller Modelle sowie der Interaktion aller Komponenten sowie der Erfassung der Effizienzsteigerung. Die OptimumShapeFlywheel-Technologie stellt somit einen wesentlichen Beitrag zum Übergang zu einer nachhaltigen Energieversorgung mit einem hohen Anteil erneuerbarer Energie dar. Die Forschungsergebnisse sind hierbei ein großer Schritt Richtung Serienfertigung. Anmerkung: Diese Kurzfassung ist bewusst in abgeschwächter Form formuliert, um die Möglichkeit zur Patentierung der Ergebnisse zu wahren