Τι είναι το Flywheel;

Ο σφόνδυλος είναι ένας απλός περιστρεφόμενος τροχός που χρησιμοποιείται για την αποθήκευση ενέργειας ή τη σταθεροποίηση κάτι. Η ενέργεια που αποθηκεύει είναι ίση με τη ροπή αδράνειας — ένας όρος της φυσικής που ουσιαστικά σημαίνει τη μάζα του αντικειμένου επί το τετράγωνο της απόστασής του από τον άξονα περιστροφής — επί το τετράγωνο της γωνιακής του ταχύτητας διαιρούμενο με το 2. Οι σφόνδυλοι βοηθούν στη σταθεροποίηση της κίνησης άξονες που υπόκεινται σε εναλλασσόμενες πιέσεις, όπως εμβολοφόροι κινητήρες ή αντλίες με έμβολο. Το αποτέλεσμα σταθεροποίησης προέρχεται από το ότι ο σφόνδυλος αντιστέκεται στις αλλαγές στην ταχύτητα περιστροφής του.

Οι σφόνδυλοι χρησιμοποιούνται ως συσκευές αποθήκευσης ισχύος για επιστημονικά πειράματα υψηλής ισχύος που θα παρήγαγαν μια απαράδεκτη απότομη αύξηση ισχύος εάν αφαιρούσαν την ισχύ από το ηλεκτρικό δίκτυο. Τέτοιες μπαταρίες σφονδύλου μπορεί να λειτουργούν σε κενό, για να αποτρέψουν την απώλεια ενέργειας λόγω τριβής του αέρα και θα επιταχύνονται περιοδικά ξανά για να αντισταθμίσουν την ταχύτητα περιστροφής που χάνεται λόγω της απαγωγής ενέργειας από τη θερμότητα και τους κραδασμούς. Τα καλά σχέδια βολάν θα διαχέουν όσο το δυνατόν λιγότερη θερμότητα και κραδασμούς, διατηρώντας ενέργεια για την εφαρμογή-στόχο.

Ένας σφόνδυλος αποθηκεύει διαφορετικές ποσότητες ενέργειας ανάλογα με τη μάζα και την ταχύτητα περιστροφής του. Για παράδειγμα, ένας τροχός ποδηλάτου έχει μάζα περίπου 1 kg (2.2 lb), διάμετρο περίπου 70 cm (28 in) και ταχύτητα περιστροφής περίπου 150 rpm (περιστροφές ανά λεπτό). Αυτό αθροίζει σε μια αποθηκευμένη ενέργεια 15 J (joules). Στη συνέχεια, σκεφτείτε έναν τροχό σε ένα τρένο που κινείται με 60 km/h (37 mph), με μάζα 942 kg (2,076 lb), διάμετρο 1 m (3.3 ft) και ταχύτητα περιστροφής 318 rpm. Αυτός ο σφόνδυλος θα είχε μια περιστροφική ενέργεια περίπου 64 kJ (kilojoules), περίπου 43,000 φορές μεγαλύτερη από τον τροχό του ποδηλάτου.

Οι μπαταρίες σφονδύλου που είναι αφιερωμένες στην αποθήκευση ενέργειας έχουν ενέργεια πολύ μεγαλύτερη από αυτά τα δύο προηγούμενα παραδείγματα, κυρίως λόγω των ακραίων ταχυτήτων περιστροφής. Ένα παράδειγμα που κατασκευάστηκε από μια εταιρεία βολάν στην Οτάβα έχει μάζα 100 kg (220 lb), διάμετρο 60 cm (27 in) και ταχύτητα περιστροφής 20,000 rpm. Αυτή η μπαταρία βολάν μπορεί να αποθηκεύσει περίπου 10 MJ (megajoules), αρκετά για να ανάψει 100 λαμπτήρες 100 watt για 1,000 δευτερόλεπτα. Αυτή η σχεδίαση μπαταρίας σφονδύλου δεν είναι πολύ μεγαλύτερη από ένα ψυγείο. Ένας ακόμη μεγαλύτερος σφόνδυλος, του τύπου που χρησιμοποιείται ως εφεδρική ηλεκτρική ενέργεια, μπορεί να χωρέσει 100 MJ ισχύος. Αυτοί οι τύποι βολάν μπορούν να χρησιμοποιηθούν από καζίνο, νοσοκομεία, κέντρα δεδομένων ή στη βιομηχανία για τη διατήρηση της ισχύος σε περίπτωση βλάβης ή διακυμάνσεων στην είσοδο.