TransportationEdit
AutomotiveEdit
Az 1950-es években a svájci Yverdonban és a belgiumi Gentben lendkerekes buszokat, úgynevezett gyrobuszokat használtak, és jelenleg is folynak kutatások a kisebb, könnyebb, olcsóbb és nagyobb kapacitású lendkerekes rendszerek előállítására. A remények szerint a lendkerékrendszerek kiválthatják a hagyományos kémiai akkumulátorokat a mobil alkalmazásokban, például az elektromos járműveknél. A javasolt lendkerekes rendszerek kiküszöbölnék a meglévő akkumulátoros rendszerek számos hátrányát, például az alacsony kapacitást, a hosszú töltési időt, a nagy súlyt és a rövid hasznos élettartamot. Légkereket használhattak a kísérleti Chrysler Patriotban, bár ezt vitatják.
Légkereket javasoltak a fokozatmentes sebességváltókban való használatra is. A Punch Powertrain jelenleg is dolgozik egy ilyen eszközön.
Az 1990-es években a Rosen Motors kifejlesztett egy gázturbinával hajtott soros hibrid autóhajtást, amely egy 55 000 fordulat/perc fordulatszámú lendkereket használt, hogy olyan kitörő gyorsulást biztosítson, amelyet a kis gázturbinás motor nem tudott biztosítani. A lendkerék regeneratív fékezéssel energiát is tárolt. A lendkerék egy titántengelyből és egy szénszálas hengerből állt, és kardántengelyre volt szerelve, hogy minimalizálja a jármű vezetésére gyakorolt kedvezőtlen giroszkópikus hatásokat. A jármű prototípusát 1997-ben sikeresen tesztelték közúton, de sorozatgyártásra nem került sor.
A Volvo 2013-ban jelentette be az S60 szedán hátsó tengelyére szerelt lendkerékrendszert. A fékezés hatására a lendkerék akár 60 000 fordulat/perc sebességgel megpördül, és leállítja az elöl elhelyezett motort. A lendkerék energiája egy speciális sebességváltón keresztül a jármű részleges vagy teljes meghajtására szolgál. A 20 centiméteres, 6 kilogrammos szénszálas lendkerék vákuumban forog a súrlódás kiküszöbölése érdekében. Négyhengeres motorral társítva akár 25 százalékos üzemanyag-fogyasztáscsökkenést kínál egy hasonló teljesítményű turbós hathengereshez képest, 80 lóerős (60 kW) lökést biztosít, és lehetővé teszi, hogy 5,5 másodperc alatt elérje a 100 kilométer/órás sebességet. A vállalat nem jelentett be konkrét terveket a technológia termékcsaládba való beépítésére.
2014 júliusában a GKN felvásárolta a Williams Hybrid Power (WHP) részleget, és a következő két évben 500 darab szénszálas Gyrodrive elektromos lendkerékrendszert kíván szállítani városi buszok üzemeltetőinek Ahogy a korábbi fejlesztői név is jelzi, ezeket eredetileg a Formula-1-es autóversenyek számára tervezték. 2014 szeptemberében az Oxford Bus Company bejelentette, hogy Brookes Bus üzemében 14 darab Alexander Dennis által gyártott Gyrodrive hibrid buszt vezet be.
Vasúti járművekSzerkesztés
A lendkerékrendszereket kísérletképpen alkalmazták kis elektromos mozdonyokban tolatási vagy váltási célokra, pl. a Sentinel-Oerlikon Gyro Locomotive. Nagyobb villamos mozdonyokat, pl. a British Rail Class 70-es osztályú mozdonyait néha lendkerekes erősítőkkel szerelték fel, hogy a harmadik sínben lévő hézagokon átvigyék őket. A fejlett lendkerekek, mint például a University of Texas at Austin 133 kWh-s csomagja, képesek álló helyzetből utazósebességre felvinni a vonatot.
A Parry People Mover egy olyan vasúti kocsi, amelyet lendkerék hajt. Vasárnaponként 12 hónapig próbálták ki az angliai West Midlandsben, a Stourbridge Town Branch Line-on 2006 és 2007 folyamán, és a tervek szerint 2008 decemberében a London Midland vasúttársaság teljes körű szolgáltatásként vezette volna be, miután két darabot rendeltek belőle. 2010 januárjában mindkét egység üzembe állt.
Vasúti villamosításSzerkesztés
A FES a villamosított vasútvonalak vonalmentén használható a vonalfeszültség szabályozásának elősegítésére, ezáltal javítva a nem módosított elektromos vonatok gyorsulását és a regeneratív fékezés során a vonalba visszanyert energia mennyiségét, ezáltal csökkentve az energiaszámlákat. Kísérletek zajlottak Londonban, New Yorkban, Lyonban és Tokióban, a New York-i MTA Long Island Rail Road pedig most 5,2 millió dollárt fektet be egy kísérleti projektbe a LIRR West Hempstead Branch vonalon.Ezek a kísérletek és rendszerek a mozgási energiát egy szén-üveg kompozit hengerből álló rotorban tárolják, amely neodímium-vas-bór porral van megtöltve, amely állandó mágnest alkot. Ezek akár 37800 fordulat/perc sebességgel forognak, és minden egyes 100 kW-os egység 11 megajoule (3,1 kWh) újrafelhasználható energiát képes tárolni, ami nagyjából elegendő ahhoz, hogy egy 200 tonnás súlyt nulláról 38 km/h-ra gyorsítson fel.
Szünetmentes áramforrásokSzerkesztés
A 2001-től gyártásban lévő lendkerekes energiatároló rendszerek tárolókapacitása az akkumulátorokhoz hasonló és gyorsabb kisütési sebességű. Ezeket elsősorban nagyméretű akkumulátoros rendszerek terheléskiegyenlítésére használják, például adatközpontok szünetmentes tápellátására, mivel az akkumulátoros rendszerekhez képest jelentős helyet takarítanak meg.
A lendkerekes karbantartás általában körülbelül feleannyiba kerül, mint a hagyományos akkumulátoros UPS-rendszereké. Az egyetlen karbantartás az alapvető éves megelőző karbantartási rutin és a csapágyak öt-tízévente történő cseréje, ami körülbelül négy órát vesz igénybe. Az újabb lendkerekes rendszerek karbantartásmentes mágneses csapágyak segítségével teljesen lebegtetik a forgó tömeget, így kiküszöbölhető a mechanikus csapágyak karbantartása és meghibásodása.
Egy teljesen telepített lendkerekes UPS költsége (a teljesítménykondicionálással együtt) (2009-ben) körülbelül 330 dollár kilowattonként (15 másodperc teljes terhelésű kapacitás esetén).
TesztlaboratóriumokSzerkesztés
A lendkerekes áramellátó rendszerek régóta fennálló réspiaca azok a létesítmények, ahol megszakítókat és hasonló eszközöket tesztelnek: még egy kis háztartási megszakítót is 10000 vagy több amper áram megszakítására lehet méretezni, a nagyobb egységek pedig 100000 vagy 1000000 amper megszakítási teljesítményűek lehetnek. A hatalmas tranziens terhelések, amelyeket az ilyen eszközök szándékos kikényszerítése okoz, hogy bizonyítsák a szimulált rövidzárlatok megszakítására való képességüket, elfogadhatatlan hatással lenne a helyi hálózatra, ha ezeket a teszteket közvetlenül az épület áramellátásáról végeznék. Jellemzően egy ilyen laboratóriumban több nagy motor-generátor szett van, amelyeket több percen keresztül fel lehet pörgetni; ezután a motort kikapcsolják, mielőtt egy megszakítót tesztelnének.
Fizikai laboratóriumokSzerkesztés
A Tokamak fúziós kísérleteknek rövid időközönként nagyon nagy áramokra van szükségük (főleg a nagy elektromágnesek néhány másodpercig tartó működtetéséhez).
- A JET (Joint European Torus) két 775 tonnás lendkerékkel rendelkezik (1981-ben telepítették), amelyek 225 fordulat/percig forognak. Mindegyik lendkerék 3,75 GJ-t tárol, és akár 400 MW teljesítményre is képes.
- A Wisconsin-Madison Egyetemen található Helically Symmetric Experiment 18 egytonnás lendkerékkel rendelkezik, amelyeket újrahasznosított elektromos vonatmotorok segítségével 10 000 fordulat/percig pörgetnek.
- Az ASDEX 3 lendkerékgenerátorral rendelkezik.
- DIII-D (tokamak) a General Atomicsnál
- a Princeton Large Torus (PLT) a Princeton Plasma Physics Laboratoryban
A nem tokamak: Nimrod szinkrotron a Rutherford Appleton Laboratoryban két 30 tonnás lendkerékkel rendelkezett.
Repülőgép-indító rendszerekSzerkesztés
A Gerald R. Ford-osztályú repülőgép-hordozó lendkerekeket fog használni a hajó energiaellátásából származó energia felhalmozására, hogy azt gyorsan felszabadítsa az elektromágneses repülőgép-indító rendszerbe. A hajó fedélzeti energiarendszere önmagában nem képes a repülőgépek indításához szükséges nagy teljesítményű tranzienseket biztosítani. A négy forgórész mindegyike 121 MJ (34 kWh) energiát fog tárolni 6400 fordulat/perc fordulatszámon. Ezek 45 másodperc alatt 122 MJ (34 kWh) energiát képesek tárolni és 2-3 másodperc alatt leadni. A lendkerék energiasűrűsége 28 kJ/kg (8 W-h/kg); a sztátorokkal és a tokokkal együtt ez 18,1 kJ/kg (5 W-h/kg), a nyomatékkeret nélkül.
NASA G2 lendkerék űrhajók energiatárolásáraSzerkesztés
Ez egy, a NASA Glenn Kutatóközpontja által finanszírozott konstrukció volt, amelyet laboratóriumi környezetben történő alkatrész-tesztelésre szántak. Mágneses csapágyakra szerelt, 60 000 fordulat/perc fordulatszámon történő forgásra tervezett titántengelyes szénszálas felnit használt. A súlyt 250 fontra korlátozták. A tároló 525 W-óra (1,89 MJ) volt, és 1 kW-os teljesítményen lehetett tölteni vagy kisütni. Az oldal tetején lévő fényképen látható működő modell 2004. szeptember 2-án 41 000 fordulat/perc fordulatszámon futott.
VidámparkokSzerkesztés
A Knott’s Berry Farmban található Montezooma’s Revenge hullámvasút volt az első lendkerékkel indított hullámvasút a világon, és az utolsó ilyen típusú, még működő hullámvasút az Egyesült Államokban. A hullámvasút egy 7,6 tonnás lendkerék segítségével 4,5 másodperc alatt gyorsítja fel a szerelvényt 55 mérföld per órára (89 km/h).
A Universal’s Islands of Adventure-ben található Hihetetlen Hulk hullámvasút a tipikus gravitációs zuhanással szemben egy gyorsan gyorsuló, felfelé irányuló kilövéssel rendelkezik. Ezt erős vontatómotorok segítségével érik el, amelyek felfelé dobják a kocsit a pályán. Ahhoz, hogy a rövid ideig tartó, nagyon nagy áram szükséges ahhoz, hogy egy teljes hullámvasútvonat teljes sebességre gyorsuljon felfelé, a park több, nagy lendkerékkel ellátott motorgenerátor-készletet használ. E tárolt energiaegységek nélkül a parknak egy új alállomásba kellene beruháznia, vagy azt kockáztatná, hogy a helyi energiahálózat minden egyes alkalommal lemerül, amikor a hullámvasút elindul.
Impulzus energiaSzerkesztés
A lendkerekes energiatároló rendszerek (FESS) a hálózatra kapcsolt energiagazdálkodástól a szünetmentes áramellátásig számos alkalmazásban megtalálhatók. A technológia fejlődésével a FESS alkalmazásában gyors felújítás történik. Példaként említhetők a nagy teljesítményű fegyverek, a repülőgépek hajtásláncai és a hajófedélzeti energiarendszerek, ahol a rendszernek nagyon nagy teljesítményre van szüksége rövid ideig, néhány másodperc vagy akár ezredmásodperc nagyságrendben.A kompenzált impulzusos generátor (kompulzátor) az egyik legnépszerűbb választás a fúziós reaktorok, nagy teljesítményű impulzuslézerek és hipersebességű elektromágneses kilövők impulzusos tápellátására, mivel nagy energiasűrűsége és teljesítménysűrűsége miatt általában a FESS-hez tervezték. a kompulzátorok (kis induktivitású generátorok) kondenzátorként viselkednek, felpörgethetők, hogy impulzusos teljesítményt biztosítsanak a railguns és a lézerek számára. Külön lendkerék és generátor helyett csak a generátor nagy rotorja tárolja az energiát. Lásd még: Homopoláris generátor.
Motoros sportokSzerkesztés
A fokozatmentes sebességváltót (CVT) használva az energiát fékezéskor visszanyeri a hajtásláncból és egy lendkerékben tárolja. Ezt a tárolt energiát aztán gyorsításkor a CVT áttételének változtatásával használják fel. A motorsport alkalmazásokban ezt az energiát a gyorsulás javítására használják, nem pedig a széndioxid-kibocsátás csökkentésére – bár ugyanez a technológia alkalmazható közúti autókban is az üzemanyag-hatékonyság javítására.
Automobile Club de l’Ouest, az évente megrendezésre kerülő 24 órás Le Mans-i verseny és a Le Mans Series szervezője jelenleg “tanulmányozza az LMP1 speciális szabályait, amelyeket kinetikus energia-visszanyerő rendszerrel fognak felszerelni.”
A Williams F1 Racing csapat leányvállalata, a Williams Hybrid Power szállította a Porsche és az Audi számára a Porsche 911 GT3 R Hybrid és az Audi R18 e-Tron Quattro számára a lendkerék alapú hibrid rendszert. Az Audi 2012-es győzelme a Le Mans-i 24 órás versenyen az első hibrid (dízel-elektromos) autó számára.
Hálózati energiatárolásSzerkesztés
A lendkerekeket néha rövid távú forgó tartalékként használják pillanatnyi hálózati frekvenciaszabályozásra és a kínálat és a fogyasztás közötti hirtelen változások kiegyenlítésére. A szén-dioxid-kibocsátás hiánya, a gyorsabb reakcióidő és az energiavásárlás lehetősége csúcsidőn kívüli órákban a lendkerekek használatának előnyei közé tartozik a hagyományos energiaforrások, például a földgázturbinák helyett. Működésük nagyon hasonló az akkumulátorokhoz ugyanabban az alkalmazásban, a különbségek elsősorban gazdasági jellegűek.
A Beacon Power 2011-ben nyitott meg egy 5 MWh (20 MW 15 perc alatt) teljesítményű lendkerekes energiatárolót a New York állambeli Stephentownban 200 lendkerékkel, 2014-ben pedig egy hasonló 20 MW-os rendszert a Pennsylvania állambeli Hazle Townshipben.
2014-ben nyílt meg egy 2 MW (15 perc alatt) teljesítményű lendkerekes energiatároló a kanadai Ontario tartománybeli Mintóban. A lendkerekes rendszer (amelyet az NRStor fejlesztett ki) 10 mágneses csapágyakon forgó acél lendkereket használ.
Amber Kinetics, Inc. megállapodást kötött a Pacific Gas and Electric (PG&E) vállalattal egy 20 MW / 80 MWh teljesítményű lendkerekes energiatárolóról, amely a kaliforniai Fresnóban található, négyórás kisütési idővel.
SzélturbinákSzerkesztés
A lendkerekek a szélturbinák által termelt energia tárolására használhatók a csúcsidőn kívüli időszakokban vagy nagy szélsebesség esetén.
A Beacon Power 2010-ben kezdte meg a Smart Energy 25 (Gen 4) lendkerekes energiatároló rendszerének tesztelését a kaliforniai Tehachapi szélerőműparkban. A rendszer része volt egy szélenergia/lengőkerék demonstrációs projektnek, amelyet a Kaliforniai Energia Bizottság számára hajtottak végre.
JátékokSzerkesztés
A sok játékautó, teherautó, vonat, akciójáték és hasonlók meghajtására használt súrlódási motorok egyszerű lendkerekes motorok.
Kippzáras akcióprésekSzerkesztés
Az iparban még mindig népszerűek a kippzáras akcióprések. A szokásos elrendezés egy nagyon erős forgattyús tengelyt és egy nagy teherbírású összekötő rudat foglal magában, amely a sajtót hajtja. A nagy és nehéz lendkerekeket villanymotorok hajtják, de a lendkerekek csak akkor forgatják a forgattyús tengelyt, ha a tengelykapcsolók működésbe lépnek.