TransportationEdit
AutomotiveEdit
I 1950’erne blev svinghjulsdrevne busser, såkaldte gyrobusser, anvendt i Yverdon (Schweiz) og Gent (Belgien), og der forskes i øjeblikket i at fremstille svinghjulssystemer, der er mindre, lettere, billigere og har større kapacitet. Man håber, at svinghjulssystemer kan erstatte konventionelle kemiske batterier til mobile anvendelser, f.eks. til elbiler. De foreslåede svinghjulssystemer vil fjerne mange af ulemperne ved de eksisterende batterisystemer, f.eks. lav kapacitet, lange opladningstider, høj vægt og kort brugstid. Der kan være blevet anvendt svinghjul i den eksperimentelle Chrysler Patriot, selv om dette er blevet anfægtet.
Svinghjul er også blevet foreslået til brug i kontinuerligt variable transmissioner. Punch Powertrain arbejder i øjeblikket på en sådan anordning.
I løbet af 1990’erne udviklede Rosen Motors en gasturbinedrevet seriehybridbilmotor med et svinghjul med 55.000 omdrejninger pr. minut til at give de accelerationsbølger, som den lille gasturbinemotor ikke kunne give. Svullehjulet lagrede også energi gennem regenerativ bremsning. Svinghjulet bestod af et titaniumnav med en cylinder af kulfiber og var kardanmonteret for at minimere de negative gyroskopiske virkninger på køretøjets styring. Prototypekøretøjet blev med succes afprøvet på vejene i 1997, men blev aldrig masseproduceret.
I 2013 annoncerede Volvo et svinghjulssystem monteret på bagakslen på sin S60 sedan. Ved bremsning drejer svinghjulet med op til 60.000 omdrejninger pr. minut og stopper den frontmonterede motor. Svinghjulsenergien anvendes via en særlig transmission til at drive køretøjet helt eller delvist. Det 20 cm lange og 6 kg tunge svinghjul af kulfiber med en diameter på 20 cm (7,9 tommer) drejer rundt i et vakuum for at eliminere friktion. Sammen med en firecylindret motor giver det op til 25 % mindre brændstofforbrug end en tilsvarende seks-cylindret turbo-sekscylindret motor, hvilket giver et løft på 80 hestekræfter (60 kW) og gør det muligt at nå 100 kilometer i timen (62 mph) på 5,5 sekunder. Virksomheden meddelte ikke specifikke planer om at inkludere teknologien i sin produktlinje.
I juli 2014 købte GKN Williams Hybrid Power (WHP) divisionen og har til hensigt at levere 500 kulfiber Gyrodrive elektriske svinghjulssystemer i kulfiber til bybusoperatører i løbet af de næste to år Som det tidligere udviklernetegn antyder, blev disse oprindeligt designet til Formel 1 motorløb. I september 2014 meddelte Oxford Bus Company, at det indfører 14 Gyrodrive-hybridbusser af Alexander Dennis på sin Brookes Bus-drift.
JernbanekøretøjerRediger
Svinghjulssystemer er blevet anvendt eksperimentelt i små elektriske lokomotiver til rangering eller omstilling, f.eks. Sentinel-Oerlikon Gyro Locomotive. Større elektriske lokomotiver, f.eks. British Rail Class 70, er undertiden blevet udstyret med svinghjulsforstærkere til at bære dem over huller i den tredje skinne. Avancerede svinghjul, som f.eks. 133 kWh-pakken fra University of Texas i Austin, kan bringe et tog fra stående start op til marchhastighed.
Parry People Mover er en jernbanevogn, der drives af et svinghjul. Den blev afprøvet om søndagen i 12 måneder på Stourbridge Town Branch Line i West Midlands, England, i 2006 og 2007 og skulle efter planen indføres som en fuld service af togoperatøren London Midland i december 2008, når to enheder var blevet bestilt. I januar 2010 var begge enheder i drift.
JernbaneelektrificeringRediger
FES kan anvendes ved strækningen af elektrificerede jernbaner for at hjælpe med at regulere strækningsspændingen og dermed forbedre accelerationen af umodificerede elektriske tog og mængden af energi, der genvindes tilbage til strækningen under regenerativ bremsning, og dermed sænke energiregningen. Der har fundet forsøg sted i London, New York, Lyon og Tokyo, og New Yorks MTA’s Long Island Rail Road investerer nu 5,2 mio. dollars i et pilotprojekt på LIRR’s West Hempstead Branch line.Disse forsøg og systemer lagrer kinetisk energi i rotorer, der består af en kulstof-glaskompositcylinder fyldt med neodymium-jern-bor-pulver, der danner en permanent magnet. Disse roterer med op til 37800 omdrejninger/min, og hver enhed på 100 kW kan lagre 11 megajoule (3,1 kWh) genanvendelig energi, hvilket er omtrent nok til at accelerere en vægt på 200 tons fra nul til 38 km/t.
Uafbrydelige strømforsyningerRediger
Flywheel strømlagringssystemer i produktion fra 2001 har lagerkapaciteter, der kan sammenlignes med batterier, og hurtigere afladningshastigheder. De anvendes hovedsageligt til at levere belastningsudjævning til store batterisystemer, f.eks. en uafbrydelig strømforsyning til datacentre, da de sparer en betydelig mængde plads sammenlignet med batterisystemer.
Flywheel-vedligeholdelse løber generelt omkring halvdelen af omkostningerne i forhold til traditionelle UPS-systemer med batterier. Den eneste vedligeholdelse er en grundlæggende årlig forebyggende vedligeholdelsesrutine og udskiftning af lejerne hvert femte til tiende år, hvilket tager ca. fire timer. Nyere svinghjulssystemer lader den roterende masse svæve fuldstændigt ved hjælp af vedligeholdelsesfrie magnetlejer, hvorved mekanisk vedligeholdelse af lejerne og svigt elimineres.
Kostprisen for en fuldt installeret UPS med svinghjul (inklusive strømkonditionering) er (i 2009) ca. 330 USD pr. kilowatt (for 15 sekunders fuldlastkapacitet).
TestlaboratorierRediger
Et langvarigt nichemarked for svinghjulsstrømforsyningssystemer er faciliteter, hvor afbrydere og lignende enheder testes: selv en lille husholdningsafbryder kan være normeret til at afbryde en strøm på 10000 eller mere ampere, og større enheder kan have afbrydelsesværdier på 100000 eller 1000000 ampere. De enorme transiente belastninger, der opstår ved bevidst at tvinge sådanne anordninger til at demonstrere deres evne til at afbryde simulerede kortslutninger, ville få uacceptable virkninger på det lokale net, hvis disse test blev udført direkte fra bygningens strømforsyning. Typisk vil et sådant laboratorium have flere store motor-generator-sæt, som kan spinnes op i flere minutter; derefter afbrydes motoren, før en afbryder afprøves.
FysiklaboratorierRediger
Tokamak-fusionseksperimenter har brug for meget høje strømme i korte intervaller (hovedsagelig for at drive store elektromagneter i nogle få sekunder).
- JET (Joint European Torus) har to svinghjul på 775 ton (installeret i 1981), der drejer op til 225 omdrejninger pr. minut. Hvert svinghjul lagrer 3,75 GJ og kan levere op til 400 MW.
- The Helically Symmetric Experiment på University of Wisconsin-Madison har 18 svinghjul på 1 ton, som snurrer til 10 000 omdrejninger pr. minut ved hjælp af genbrugte elektriske togmotorer.
- ASDEX har 3 svinghjulsgeneratorer.
- DIII-D (tokamak) hos General Atomics
- Princeton Large Torus (PLT) ved Princeton Plasma Physics Laboratory
Også den ikke-tokamak: Nimrod synkrotron ved Rutherford Appleton Laboratory havde to svinghjul på 30 ton.
FlyaffyringssystemerRediger
Den Gerald R. Ford-klasse hangarskibet vil bruge svinghjul til at akkumulere energi fra skibets strømforsyning, til hurtig frigivelse i det elektromagnetiske flyaffyringssystem. Skibets elsystem kan ikke i sig selv levere de høje strømtransienter, der er nødvendige for at opsende fly. Hver af de fire rotorer vil lagre 121 MJ (34 kWh) ved 6400 omdrejninger pr. minut. De kan lagre 122 MJ (34 kWh) på 45 sekunder og frigive den på 2-3 sekunder. Svinghjulets energitæthed er 28 kJ/kg (8 W-h/kg); inklusive statorer og kasser kommer dette ned på 18,1 kJ/kg (5 W-h/kg), eksklusive momentrammen.
NASA G2 svinghjul til energilagring i rumfartøjerRediger
Dette var et design finansieret af NASA’s Glenn Research Center og beregnet til komponentafprøvning i et laboratoriemiljø. Det anvendte en kulfiberfælg med et titaniumnav, der var designet til at dreje med 60.000 omdrejninger pr. minut, monteret på magnetiske lejer. Vægten var begrænset til 250 pund. Lagringskapaciteten var 525 W-hr (1,89 MJ) og kunne oplades eller aflades ved 1 kW. Den fungerende model, der er vist på fotografiet øverst på siden, kørte med 41.000 rpm den 2. september 2004.
ForlystelserRediger
Rutschebanen Montezooma’s Revenge på Knott’s Berry Farm var den første svinghjulslancerede rutschebane i verden og er den sidste af sin slags, der stadig er i drift i USA. Forlystelsen bruger et svinghjul på 7,6 tons til at accelerere toget til 89 km/t (55 miles i timen) på 4,5 sekunder.
The Incredible Hulk rutsjebane på Universal’s Islands of Adventure har en hurtigt accelererende opadgående start i modsætning til det typiske tyngdefald. Dette opnås ved hjælp af kraftige trækkende motorer, der kaster bilen op ad banen. For at opnå den korte meget høje strømstyrke, der er nødvendig for at accelerere et fuldt tog til fuld fart op ad bakke, anvender parken flere motorgeneratorsæt med store svinghjul. Uden disse lagrede energienheder ville parken være nødt til at investere i en ny understation eller risikere, at det lokale energinet ville gå i stå, hver gang forlystelsen starter.
PulsenergiRediger
Flywheel Energy Storage Systems (FESS) findes i en række forskellige applikationer, der spænder fra nettilsluttet energistyring til afbrydelsesfri strømforsyning. Med den teknologiske udvikling sker der en hurtig renovering i forbindelse med FESS-anvendelse. Eksempler herpå er våben med høj effekt, flys drivlinier og skibsbords strømforsyningssystemer, hvor systemet kræver en meget høj effekt i en kort periode i størrelsesordenen et par sekunder og endda millisekunder.Kompenserede pulserende vekselstrømsgeneratorer (compulsatorer) er et af de mest populære valg af pulserende strømforsyninger til fusionsreaktorer, højtydende pulserende lasere og elektromagnetiske hyperhastighedslancere på grund af deres høje energitæthed og effekttæthed, som generelt er designet til FESS. compulsatorer (vekselstrømsgeneratorer med lav induktivitet) fungerer som kondensatorer, de kan spindes op for at levere pulserende strøm til jernbanekanoner og lasere. I stedet for at have et separat svinghjul og en generator er det kun generatorens store rotor, der lagrer energi. Se også homopolar generator.
MotorsportRediger
Med en trinløs variabel gearkasse (CVT) genvindes energi fra drivlinjen under bremsning og lagres i et svinghjul. Denne lagrede energi anvendes derefter under acceleration ved at ændre CVT’ens forhold. I motorsportsanvendelser bruges denne energi til at forbedre accelerationen snarere end til at reducere kuldioxidemissionerne – selv om den samme teknologi kan anvendes til vejbiler for at forbedre brændstofeffektiviteten.
Automobile Club de l’Ouest, arrangøren bag det årlige 24-timersløb i Le Mans og Le Mans Series, er i øjeblikket “ved at undersøge specifikke regler for LMP1, som vil blive udstyret med et kinetisk energigenvindingssystem.”
Williams Hybrid Power, et datterselskab af Williams F1 Racing team, har leveret Porsche og Audi med svinghjulsbaserede hybridsystemer til Porsches 911 GT3 R Hybrid og Audis R18 e-Tron Quattro. Audis sejr i 2012 24 Hours of Le Mans er den første for et hybrid (diesel-elektrisk) køretøj.
Grid energy storageRediger
Svømmehjul anvendes undertiden som kortvarig spindreserve til momentan regulering af netfrekvensen og til at afbalancere pludselige ændringer mellem udbud og forbrug. Ingen kulstofemissioner, hurtigere reaktionstider og mulighed for at købe strøm i perioder uden for spidsbelastning er blandt fordelene ved at bruge svinghjul i stedet for traditionelle energikilder som naturgasturbiner. Driften er meget lig batterier i samme anvendelse, deres forskelle er primært økonomiske.
Beacon Power åbnede et 5 MWh (20 MW over 15 min.) svinghjulsenergilagringsanlæg i Stephentown, New York i 2011 ved hjælp af 200 svinghjul og et lignende 20 MW-system i Hazle Township, Pennsylvania i 2014.
Et 2 MW (i 15 min.) svinghjulslagringsanlæg i Minto, Ontario, Canada åbnede i 2014. Svinghjulssystemet (udviklet af NRStor) anvender 10 snurrende stålsvinghjul på magnetiske lejer.
Amber Kinetics, Inc. har en aftale med Pacific Gas and Electric (PG&E) om et 20 MW / 80 MWh svinghjulsenergilagringsanlæg i Fresno, CA, med en fire timers afladningsvarighed.
VindmøllerRediger
Svinghjul kan bruges til at lagre energi produceret af vindmøller i perioder uden for spidsbelastningsperioder eller ved høj vindhastighed.
I 2010 begyndte Beacon Power at afprøve deres Smart Energy 25 (Gen 4) svinghjulsenergilagringssystem på en vindmøllepark i Tehachapi, Californien. Systemet var en del af et vindkraft/flyvehjul-demonstrationsprojekt, der blev udført for California Energy Commission.
LegetøjRediger
Friktionsmotorer, der anvendes til at drive mange legetøjsbiler, lastbiler, tog, actionlegetøj og lignende, er simple svinghjulsmotorer.
Knæk-grebspresserRediger
I industrien er knæk-grebspresser stadig populære. Det sædvanlige arrangement omfatter en meget stærk krumtapaksel og en kraftig plejlstang, som driver pressen. Store og tunge svinghjul drives af elektromotorer, men svinghjulene drejer kun krumtapakslen, når koblingerne aktiveres.