Il sistema di batterie di accumulo di energia a volano è costituito da tre parti principali: un volano, un generatore di motore elettrico e un dispositivo di conversione elettronica di potenza.

Il dispositivo di conversione elettronica di potenza immette energia elettrica dall'esterno per azionare il motore in rotazione. Il motore aziona il volano in rotazione e il volano immagazzina energia cinetica (energia meccanica). Quando carichi esterni richiedono energia, il volano aziona il generatore in rotazione, convertendo l'energia cinetica in

L'energia elettrica viene quindi trasformata in varie frequenze e livelli di tensione di energia elettrica richiesti dal carico tramite dispositivi di conversione elettronica di potenza per soddisfare diverse esigenze. Poiché l'ingresso e l'uscita sono indipendenti l'uno dall'altro, il design utilizza spesso un singolo motore per implementare il motore e il generatore e anche il convertitore di ingresso e uscita viene unito in uno, il che può ridurre notevolmente le dimensioni e il peso del sistema. Allo stesso tempo, poiché nel lavoro pratico la velocità del volano può raggiungere 40000~50000 giri/min e generalmente i volani in metallo non possono sopportare velocità così elevate, il volano è generalmente realizzato in fibra di carbonio, che è sia leggera che resistente, riducendo ulteriormente il peso dell'intero sistema. Allo stesso tempo, per ridurre la perdita di energia (principalmente la perdita di attrito) durante il processo di carica e scarica, sia il motore che il volano utilizzano cuscinetti magnetici per sospenderli e ridurre l'attrito meccanico; posizionare contemporaneamente il volano e il motore in un contenitore sottovuoto per ridurre l'attrito dell'aria. L'efficienza netta (ingresso/uscita) della batteria del volano è di circa il 95%.

Nell'uso effettivo, il dispositivo volano include principalmente i seguenti componenti: volano, albero, cuscinetti, motore, contenitore sottovuoto e convertitore elettronico di potenza. Il volano è il componente principale dell'intero dispositivo batteria, che determina direttamente la quantità di energia immagazzinata nell'intero dispositivo. L'energia immagazzinata è determinata dalla formula E=j ω^ 2 Decisioni. Nella formula, j è l'inerzia rotazionale del volano, che è correlata alla forma e al peso del volano; ω è la velocità angolare rotazionale del volano.

Confronto tra batteria a volano e altre batterie

La batteria di accumulo di energia più ampiamente utilizzata è senza dubbio una batteria chimica, che converte l'energia elettrica in energia chimica per l'accumulo e quindi la converte in energia elettrica in uscita. È poco costosa e tecnologicamente matura, ma ha un grave inquinamento, bassa efficienza, lunghi tempi di ricarica, breve tempo di consumo energetico ed è difficile controllare l'energia elettrica durante l'uso.

Un'altra batteria di accumulo di energia è una batteria superconduttrice, che converte l'energia elettrica in energia magnetica e la immagazzina nel campo magnetico della bobina superconduttrice. A causa della mancanza di resistenza nello stato superconduttore della bobina, la perdita di energia è molto piccola, anche l'efficienza è elevata e anche l'inquinamento ambientale è ridotto. Tuttavia, poiché lo stato superconduttore può essere raggiunto solo quando la bobina è a una temperatura estremamente bassa, la bassa temperatura richiesta per mantenere lo stato superconduttore della bobina richiede molta energia e il dispositivo di manutenzione è troppo grande per essere facilmente miniaturizzato, quindi le prospettive per il mercato domestico non sono forti.

Le batterie a volano, d'altra parte, tengono conto dei vantaggi di entrambi. Sebbene i loro prezzi siano relativamente alti negli ultimi anni, con l'avanzamento della tecnologia, avranno una prospettiva molto ampia. Di seguito è riportato un confronto specifico dei vantaggi e degli svantaggi dei tre tramite la Tabella -1.