TransportationEdit
AutomotiveEdit
1950年代、イヴェルドン(スイス)やゲント(ベルギー)でジャイロバスと呼ばれるフライホイールで動くバスが使われており、より小さく、軽く、安く、大きな容量のフライホイールシステムの研究が進んでいる。 電気自動車などのモバイル用途では、フライホイールシステムが従来の化学電池に取って代わることが期待されている。 提案されているフライホイールシステムは、低容量、長い充電時間、重い、短い使用期間など、既存のバッテリーパワーシステムの欠点の多くを解消することができる。 フライホイールは、実験的なクライスラー・パトリオットで使用された可能性があるが、これには異論がある。
フライホイールは、無段変速機での使用も提案されている。 5542>
1990年代、ローゼン・モーターズは、小さなガスタービンエンジンが提供できない加速を提供するために、55000rpmのフライホイールを使用して、ガスタービン駆動のシリーズハイブリッド自動車パワートレインを開発しました。 また、フライホイールには回生ブレーキによるエネルギーも蓄えられていた。 フライホイールはチタン製のハブとカーボンファイバー製のシリンダーで構成され、車両のハンドリングに与えるジャイロの悪影響を最小限に抑えるためにジンバル方式で搭載された。 5542>
2013年、ボルボはS60セダンのリアアクスルに装着するフライホイールシステムを発表した。 ブレーキ操作により最大6万回転でフライホイールを回転させ、フロントに搭載されたエンジンを停止させる。 フライホイールのエネルギーは、専用のトランスミッションを介して、車両の一部または全部の動力に利用されます。 直径20cm、重さ6kgのカーボンファイバーフライホイールは、摩擦をなくすために真空中で回転します。 4気筒エンジンと組み合わせた場合、同等の性能を持つターボ6気筒エンジンに対して最大25%の燃費低減を実現し、80馬力(60kW)のパワーアップと5.5秒での時速100kmの到達を可能にします。 5542>
2014年7月、GKNはウィリアムズ・ハイブリッド・パワー(WHP)部門を買収し、今後2年間で500個の炭素繊維製ジャイロドライブ電気フライホイールシステムを都市バス事業者に供給する意向。 旧開発者名が示すように、これらはもともとF1モーターレース用途に設計されたものであった。 2014年9月、オックスフォードバス社は、ブルックスバスの運行にアレキサンダー・デニス社のジャイロドライブハイブリッドバスを14台導入すると発表した。
鉄道車両編集
フライホイールシステムは、小型電気機関車で分流や切り替えに実験的に使用されている。 大型の電気機関車では、ブリティッシュレールのクラス70にフライホイールブースターが取り付けられ、サードレールの隙間を乗り越えることができる。 5542>
Parry People Moverはフライホイールを動力源とする鉄道車両です。 2006年から2007年にかけて、イギリス・ウェストミッドランズ州のストゥアブリッジタウン支線で12ヶ月間、日曜日に試行され、2008年12月に鉄道会社のロンドンミッドランドが2台発注し、本格的に導入する予定になっていました。 5542>
鉄道電化編集部
FESは電化された鉄道の線路側で使用され、線路電圧を調整することで非改造電気列車の加速と回生ブレーキ時の線路へのエネルギー回収量を改善し、エネルギーコストの低減に寄与している。 ロンドン、ニューヨーク、リヨン、東京で実験が行われ、ニューヨークMTAのロングアイランド鉄道は、LIRRのWest Hempstead支線でのパイロットプロジェクトに520万ドルを投資している。これらの実験とシステムは、永久磁石を形成するネオジム-鉄-ボロン粉末を詰めたカーボンガラス複合シリンダーからなるローターに運動エネルギーを蓄積する。 そのため、このような弊害が発生する可能性があるのです。
フライホイールによるメンテナンスは、一般的に従来のバッテリーUPSシステムの約半分のコストで済むため、データセンターの無停電電源装置など、大型バッテリーシステムの負荷平準化に利用されています。 メンテナンスは、基本的な年次予防保守ルーチンと5年から10年ごとのベアリングの交換だけで、約4時間かかります。 新しいフライホイール システムは、メンテナンス不要の磁気ベアリングを使用して回転する質量を完全に浮揚させるため、機械的なベアリングのメンテナンスや故障がなくなります。
完全にインストールされたフライホイール UPS のコスト(電源調整を含む)は(2009 年に)キロワットあたり約 $330(15秒間のフルロード容量に対して)です。
Test laboratoriesEdit
フライホイール電力システムの長年のニッチ市場は、回路ブレーカーや同様のデバイスをテストする施設である。 このような機器に模擬短絡を遮断する能力を意図的に発揮させることで生じる膨大な過渡負荷は、これらの試験が建物の電源から直接行われた場合、地域の送電網に許容できない影響を与えることになる。
物理学研究所編集
トカマク核融合実験では、短い間隔で非常に高い電流を必要とします(主に数秒間、大きな電磁石に電力を供給するため)。
- JET (the Joint European Torus) には2つの775トンのフライホイール(1981年に設置)があり、最大225rpmで回転します。 各フライホイールは3.75GJを貯蔵し、最大400MWの出力が可能です。
- ウィスコンシン大学マディソン校のHelically Symmetric Experimentには、1トンのフライホイールが18個あり、再利用の電気鉄道モーターを使って1万rpmまで回転させることができる。
- General AtomicsのDIII-D(トカマク)
- Princeton Plasma Physics LaboratoryのPLT(プリンストン大型トーラス)
またトカマクではないもの:Rutherford Appleton LaboratoryのNimrod synchrotronでは30トンのフライホイール2個を持ってました。
Aircraft launching systemsEdit
ジェラルド・R・フォード級航空母艦は、フライホイールを使って船内電源からエネルギーを蓄積し、電磁式航空機発射システムに素早く放出します。 航空機の打ち上げに必要な大電流は、船内の電源だけではまかないきれません。 4つのローターはそれぞれ、6400rpmで121MJ(34kWh)を蓄えることができる。 45秒で122MJ(34kWh)を蓄え、2〜3秒で放出することができる。 フライホイールのエネルギー密度は28kJ/kg(8W・h/kg)。ステータとケースを含めると、トルクフレームを除いて18.1kJ/kg(5W・h/kg)になる。
NASA G2 flywheel for spacecraft energy storageEdit
NASAのグレン研究センターから資金提供を受け、実験環境でのコンポーネントテストを想定して設計したもの。 カーボンファイバーのリムに6万回転のチタン製ハブを組み合わせ、磁気軸受に取り付けた。 重量は250ポンド(約1.5kg)に制限されていた。 蓄電量は525W-hr(1.89MJ)で、1kWで充放電が可能だった。 5542>
Amusement ridesEdit
ナッツベリーファームのローラーコースター「モンテゾーマの復讐」は、世界で初めてフライホイールで発進するローラーコースターで、この種のものとしては米国で今も稼働している最後のライドである。 5542>
Universal’s Islands of AdventureのIncredible Hulkジェットコースターは、典型的な重力落下とは対照的に、急加速する上り坂での発進を特徴としています。 これは、強力なトラクションモータで車をコース上に投げ出すことで実現されています。 コースター1編成を上り坂でフル加速させるために必要な短時間の大電流を得るために、パークでは大型フライホイール付きのモータージェネレーターセットを複数台使用しています。
パルス電力編集
Flywheel Energy Storage Systems (FESS) は、グリッド接続のエネルギー管理から無停電電源装置まで、さまざまな用途で見受けられます。 技術の進歩に伴い、FESSのアプリケーションは急速に変化しています。 例えば、高出力兵器、航空機のパワートレイン、船舶の電源システムなど、数秒から数ミリ秒の短時間に非常に高い電力を必要とするシステムです。補償型パルスオルタネータ(コンパレータ)は、エネルギー密度と出力密度が高いため、核融合炉、高出力パルスレーザー、超速電磁石発射装置などのパルス電源の最も一般的な選択肢の1つであり、一般にFESS向けに設計されている。コンパレータ(低インダクタンスオルタネータ)はコンデンサのように機能し、回転させてレールガンやレーザーにパルス電源を供給することが可能である。 フライホイールと発電機を別々に持つ代わりに、オルタネーターの大きなローターだけがエネルギーを蓄えます。 5542>
モータースポーツ編集部
CVTを使用して、エネルギーは制動時に駆動系から回収されてフライホイールに蓄積されます。 この蓄えたエネルギーは、加速時にCVTの変速比を変化させることで使用されます。 モータースポーツでは、このエネルギーは二酸化炭素の排出を減らすためではなく、加速を向上させるために使われます。
ル・マン24時間レースとル・マン・シリーズを主催するオートモビル・クラブ・ド・ルエスは、現在「運動エネルギー回収システムを搭載するLMP1の具体的なルールを検討中」です。
Williams F1 Racingチームの子会社Williams Hybrid Powerはポルシェとアウディにフライホイールベースハイブリッドシステムを供給し、ポルシェ911 GT3 R Hybridとアウディ R18 e-Tron Quattroのために使用しています。 アウディは2012年のル・マン24時間レースで、ハイブリッド(ディーゼル電気)車としては初の優勝を飾った
Grid energy storageEdit
フライホイールは時々、瞬間的なグリッド周波数調整と供給と消費の間の急激な変化のバランスをとるための短期回転予備として使用されています。 二酸化炭素を排出しない、応答時間が早い、オフピーク時に電力を購入できるなどの利点があり、天然ガスタービンなどの従来のエネルギー源の代わりにフライホイールを使用することができる。 動作は同じ用途のバッテリーと非常に似ており、その違いは主に経済性です。
Beacon Powerは2011年にニューヨーク州ステファンタウンに200個のフライホイールを使用した5MWh(15分間で20MW)のフライホイール蓄電施設を開設し、2014年にはペンシルバニア州ハズレタウンシップに同様の20MWシステムを開設しました。
カナダのオンタリオ州のミントにも2MW(15分間)フライホイール蓄電施設を2014年に開設しています。 このフライホイールシステム(NRStorが開発)は、磁気軸受上で回転する10個のスチールフライホイールを使用している。
Amber Kinetics, Inc.は、カリフォルニア州フレズノにある20 MW / 80 MWhフライホイール蓄電施設(放電時間4時間)について、Pacific Gas and Electric(PG&E)と契約している。
風力タービン編集
フライホイールは、オフピーク時や強風時に風力タービンで発電したエネルギーを貯蔵するために使われることがある。
2010年にビーコンパワーは、カリフォルニア州テハチャピの風力発電所でスマートエネルギー25(第4世代)フライホイール蓄電システムのテストを開始した。
ToysEdit
多くのおもちゃの車、トラック、列車、アクショントイなどの動力に使われる摩擦モーターは、単純なフライホイールモーターである。 通常、非常に強力なクランクシャフトと、プレスを駆動する頑丈なコネクティングロッドが配置されています。 大型で重いフライホイールは電気モーターで駆動されるが、フライホイールはクラッチが作動したときだけクランクシャフトを回転させる
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