Discussione: Accumulo di energia con volani

Qualcuno si è mai interessato all'accumulo di energia con volani ? Sembra promettente, e non ha il problema dell'invecchiamento dato dalle batterie.
Ho fatto quattro conti per un volano teoricamente semplice formato da un anello sottile.
Indipendentemente dalle dimensioni, l'energia specifica accumulabile per unità di peso è data da sigma/ro, dove sigma è la sollecitazione ammissibile e ro è la densità.
Con volani di acciaio (peso specifico 8000 kg/m³) assumiamo una sollecitazione ammissibile di 20 kg/mm², cioè 20x9.80x1.000.000=196 milioni di Newton al m², da cui E/m=200.000.000/8000=24500 J/kg cioè 24500/3600=6.8 Wh/kg, un valore peggiore della peggiore batteria.

Ma se invece di acciaio al C usiamo fibre di carbonio-aramide il discorso cambia. La densità scende a 1620 kg/m³ e il carico di rottura aumenta a 387 kg/mm². ( http://www.fidiaglobalservice.com/aramide/...arb_aramide.htm )
Poniamo di usare un fattore di sicurezza di 2, si avrà una densità energetica:
(387/2)x9.80x1.000.000/1620=1.170.500 J/kg, cioè 325 Wh/kg, molto superiore alla migliore batteria.

Il calcolo che ho fatto ha semplificato la forma del volano, che in realtà sarà un po' più pesante per la presenza di un disco centrale di spessore più sottile, che non gira alla stessa velocità, di un casing, di un alternatore per convertire il moto in rotazione in elettricità etc., ma il numero che ho ricavato è impressionante.

Qualcuno ne sa di più ?

Non ho mai approfondito l'argomento energetico dei volani.Certo è che vanno bene per accumulo veloce,un po' meno se recuperiamo l'energia dopo parecchio tempo.Ma tu intendi volani rotanti,tra l'altro?....o esiste un altro metodo di accumulo che forse mi sfugge?...Credo invece che bene facciano molte industrie dell'energia,che non sfruttano volani ma usano l'energia in sovrappiu' per portare in alto dell'acqua,confinandola dentro serbatoi.Recupereranno l'energia con la ricaduta dell'acqua,grazie a turbine.

QUOTE (OggettoVolanteIdentificato @ 19/2/2006, 20:20)

...Credo invece che bene facciano molte industrie dell'energia,che non sfruttano volani ma usano l'energia in sovrappiu' per portare in alto dell'acqua,confinandola dentro serbatoi.Recupereranno l'energia con la ricaduta dell'acqua,grazie a turbine.

L'accumulo in Energia Potenziale ha un vantaggio enorme rispetto all'Enercia Cinetica: NON HA ATTRITI.
NON almeno di durata nel tempo. Un volano che gira prima o poi si fermerà per attrito.

---

QUOTE (Archangel @ 19/2/2006, 19:07)

Poniamo di usare un fattore di sicurezza di 2, si avrà una densità energetica:
(387/2)x9.80x1.000.000/1620=1.170.500 J/kg, cioè 325 Wh/kg, molto superiore alla migliore batteria.

Il calcolo che ho fatto ha semplificato la forma del volano, che in realtà sarà un po' più pesante per la presenza di un disco centrale di spessore più sottile, che non gira alla stessa velocità, di un casing, di un alternatore per convertire il moto in rotazione in elettricità etc., ma il numero che ho ricavato è impressionante...

In teoria si.

Però il problema comincia ad essere il numero di giri. C'è un limite nel numero di giri di un volano rotante legato non solo al carico di rottura che deve resistere alla forza centrifuga che tenderebbe a disintegrarne le parti periferiche, ma è legato anche alla BILANCIATURA.
Questa deve essere perfetta perchè incide per il quadrato del numero di giri. E oltre un certo limite non si può andare.
P.S. Ovviamente questi volani devono essere a levitazione magnetica ed in contenitori sotto vuoto spinto, per miimizzare gli attriti.

Se non sbaglio qualche anno fa un francesae ci fece addirittura un automobile. Uno dei problemi era la 'carica': ci voleva un certo tempo per portarli a regime. Un altro problema era l'effetto 'giroscopio' che li rende inidonei ad essere mesi in movimento.

Edited by ElettroRik - 19/2/2006, 21:05

non ricordo quale mezzo di locomozione fosse,mi pare fosse una moto: aveva un volano che, collegato al motore,ruotava e si poteva stare in equilibrio su due ruote,da fermi, senza rovesciarsi.Si sfruttava proprio l'effetto giroscopico.Sarebbe interessante applicarlo soprattuto a motoveicoli di grande massa,ci son moto che pesano 300Kg,se al semaforo ci si rovesciano addosso ci frantumano una gamba!

Edited by OggettoVolanteIdentificato - 20/2/2006, 18:37

CITAZIONE (ElettroRik @ 19/2/2006, 21:02)

Un altro problema era l'effetto 'giroscopio' che li rende inidonei ad essere mesi in movimento.

Ecco, questo effettivamente è un ostacolo all'uso su veicoli, ma non su installazioni fisse al posto delle batterie, per brevi durate, es. nelle 24 ore.

La bilanciatura è sì un problema, ma è risolubile.
Invece un contenuto di energia cinetica di quasi 400 kcal/kg se per qualche motivo il volano si rompesse si trasformerebbe in calore e porterebbe il tutto a parecchie centinaia di gradi.
Credo che sia meglio metterlo da parte

Edited by Archangel - 20/2/2006, 19:16

Ciao a tutti
Mi era sfuggita questa discussione, se interessa vi posso aggiornare.
Anni fa si usavano volani pesanti e lenti, collegati direttamente al motore e al generatore.
C'erano sullo stesso asse orizzontale un motore elettrico, un volano e un generatore elettrico.
Poi sono entrate in produzione alcuni progetti che sono stati chiamati "supervolani" per il fatto che girano a velocita' molto elevata. Inoltre il motore ed il generatore sono stati integrati nel volano stesso. I cuscinetti sono diventati magnetici, a levitazione. All'interno viene fatto il vuoto con una pompa classica o con una turbomolecolare. La velocita' periferica di questi supervolani e' nell'ordine di 1...2 Mach, e nel caso di un malfunizonamento dovuto a evento esterno (esempio: terremoto) continuano a funzionare o arrivano a fermarsi senza danni.
I prodotti commerciali di serie permettono di accumulare fino a pochi MJ di energia. Sono molto adatti alla cessione immediata di forti potenze per tempi brevi, e successiva ricarica veloce. Diciamo 200...500 kW per 10 ...20 secondi.
Ciao
Mario

ecco come al solito hai smontato l'entusiasmo del forum

Ciao a tutti,
vi segnalo QUESTO LINK dove trovate una risposta interessante all'argomento. Si parla anche della ROSEN MOTORS, azienda che produce auto a turbina e sfrutta il volano per rendere stabile il moto della turbina. L'azienda non ha un sito, quindi un pò di puzza di mozzarella si sente
Ciao, ciao