Schwungradspeicher zum Selberbauen : Datum:
Das Forschungsprojekt HYDRAD der T!Raum-Initiative Inno!Nord stellt alles Nötige für den 3D Druck eines hydraulischen Schwungradspeichers zur Verfügung. Interessierte erhalten Druckdateien, Schritt für Schritt Anleitungen und Videos, um einen Mini Speicher selbst zu bauen. Ziel des Projektes ist ein Beitrag zur Steigerung der Stabilität im Stromnetz.
Das Forschungsprojekt HYDRAD der T!Raum-Initiative Inno!Nord macht Energiespeichertechnik zum Mitmach Thema. Das Team des vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) geförderten Projektes, stellt 3D Druckdateien, Anleitungen und Videos bereit, mit denen ein kleiner hydraulischer Schwungradspeicher nachgebaut werden kann. Die Miniatur zeigt Schritt für Schritt, wie ein Schwungrad Energie aufnimmt, speichert und wieder abgibt. Dabei speichert der hydraulische Schwungradspeicher HYDRAD Energie – wie herkömmliche Schwungradspeicher – in einer sich drehende Masse. Neu ist, dass die entstehende Kraft, die dabei entsteht, gezielt zur Be und Entladung genutzt wird. Klassische Schwungräder können Energie nämlich nur aufnehmen oder abgeben, wenn sich ihre Drehzahl spürbar verändert. Durch die Rotation in der Variante von HYDRAS wird ein Fluid, also eine Flüssigkeit, im Schwungrad verschoben. Das verändert das Trägheitsmoment des Systems und ermöglicht den Energieaustausch. Dieses variable Trägheitsmoment hat ganz praktische Folgen: Bei der Ein und Ausspeicherung von Energie bleibt die Drehzahl nahezu konstant. Das eröffnet neue Möglichkeiten, um die Netzstabilität zu verbessern, eine unterbrechungsfreie Stromversorgung von kritischer Infrastruktur zu unterstützen oder den öffentlichen Nahverkehr effizienter zu betreiben.
Das ist insofern ein wichtiger Schritt, als dass mit dem Umbau der Energieversorgung von konventionellen, turbinengetriebenen Kraftwerken hin zu erneuerbaren Energien die sogenannte Trägheit oder Momentanreserve im Stromnetz sinkt. Diese Momentanreserve wirkt im Stromnetz wie ein eingebauter Stoßdämpfer: Drehen sich viele schwere Turbinen, puffern sie Schwankungen automatisch etwas ab. Wenn immer mehr erneuerbare Anlagen ohne diese rotierenden Massen einspeisen, fehlt ein Teil dieses Stoßdämpfers, das Netz reagiert schneller und damit empfindlicher auf Störungen. Hier setzt der hydraulische Schwungradspeicher des Projektes an. Er soll eine zusätzliche Möglichkeit schaffen, die Trägheit im Stromsystem auch bei wachsendem Anteil erneuerbarer Energien auf einem akzeptablen Niveau zu halten und so zu einem stabilen Netzbetrieb beizutragen.
Drei Varianten aus dem 3D-Drucker
Damit sich das Funktionsprinzip praktisch erforschen lässt, bieten die Projektpartner drei unterschiedliche 3D Druckversionen des Mini Speichers an. Eine Variante wird über eine Schnur manuell angetrieben, eine weitere über eine Kurbel. In der dritten Version treibt ebenfalls eine Kurbel das Schwungrad an, als Füllung dienen jedoch Kugeln statt Wasser. So können Nutzerinnen und Nutzer beobachten, wie sich das Verhalten des Speichers in den unterschiedlichen Ausführungen verändert und welche Rolle Trägheit und Verteilung der Masse spielen. Ganz im Sinne der T!Raum-Programmlinie verbindet das 3D druckbare Modell damit wissenschaftliche Erkenntnisse mit anschaulichen Experimenten im Unterricht, im Labor oder in der eigenen Werkstatt.
Parallel dazu arbeitet das Inno!Nord Forschungsprojekt im T!Raum Rahmen weiter an hydraulischen Schwungradspeichern, die künftig im realen Energiesystem zur Stabilisierung der Stromversorgung beitragen sollen.