飞轮储能

飞轮储能（FES）通过将转子（飞轮）加速到非常高的速度并将系统中的能量保持为旋转能量来工作。当从系统中提取能量时，由于能量守恒原理，飞轮的转速会降低；向系统增加能量相应地导致飞轮速度的增加。大多数飞轮储能系统使用电力来加速和减速飞轮，但正在开发直接使用机械能的设备。先进的飞轮储能系统具有由高强度碳纤维复合材料制成的转子，由磁性轴承悬挂，并在真空外壳中以20,000到50,000rpm以上的速度旋转。这种飞轮可以在几分钟内达到速度——比其他一些存储形式更快地达到其能量容量。

一个典型的系统包括一个飞轮，该飞轮由连接到电动发电机的滚动轴承支撑。飞轮和有时电动发电机可能被封闭在真空室中，以减少摩擦和能量损失。xxx代飞轮储能系统使用在机械轴承上旋转的大型钢制飞轮。较新的系统使用碳纤维复合材料转子，其抗拉强度高于钢，并且可以在相同质量的情况下储存更多能量。为了减少摩擦，有时使用磁轴承代替机械轴承。

飞轮不受温度变化的不利影响，可以在更宽的温度范围内运行，并且不会受到化学充电电池的许多常见故障的影响。它们对环境的潜在破坏也较小，主要由惰性或良性材料制成。飞轮的另一个优点是，通过简单地测量转速，就可以知道储存的确切能量。与大多数只能在有限时间内运行的电池不同（例如，锂离子聚合物电池大约为36个月），飞轮可能具有无限的工作寿命。作为詹姆斯瓦特蒸汽机的一部分制造的飞轮已经连续工作了两百多年。在非洲、亚洲和欧洲的许多地方都可以找到主要用于铣削和陶器的古代飞轮的工作示例。大多数现代飞轮通常是密封装置，在其整个使用寿命期间需要最少的维护。真空外壳中的磁性轴承飞轮，例如上面描述的NASA模型，不需要任何轴承维护，因此在总寿命和能量存储容量方面都优于电池。由于磨损，带有机械轴承的飞轮系统的使用寿命有限。高性能飞轮可能会爆炸，用高速弹片杀死旁观者。虽然电池会着火并释放毒素，但旁观者通常有时间逃离并避免受伤。电池的物理布置可以设计成与多种配置相匹配，而飞轮至少必须占据一定的面积​​和体积，因为它存储的能量与其角质量和转速的平方成正比。随着飞轮变小，它的质量也会减少，因此速度必须增加，因此材料上的应力也会增加。在尺寸受到限制的情况下（例如在火车底盘下），飞轮可能不是可行的解决方案。