PROIECT

CONVERTOARE DE CONDITIONARE

A RETELEI

TEMA :

ACUMULATOARE ELECTROMECANICE DE

ENERGIE DE VITEZA MICA

STUDENT : Mezei Tudor

Fac. Ing. Electrica, Master an I, gr. SMCIE

1. Introducere

Iminenta crizei energetice a impins omul in cautarea unor noi tehnolgii de generare,

distributie, stocare si utilizare a energiei. In acest context, studiile din ultimele decenii din

domeniu au condus la unele tehnologii care au fost acceptate, dar altele care nu au trecut de

faza de laborator sau nu si-au justificat costurile de investitie.

Noile surse de energie, care inlocuiesc pe cele clasice in curs de epuizare, sunt,

insa, fluctuante si nu fac fata solicitarilor temporare de energie ale societatii moderne. Din

acest motiv, se observa o crestere a interesului pentru dezvoltarea unor tehnologii de

stocare a energiei electrice pentru compensarea acestor deficite temporare de energie sau

pentru aplicatii speciale, in vederea optimizarii acestora.

Stocarea devine astfel o necesitate in conditiile in care varfurile de consum in

retelele energetice pot depasi capacitatea surselor. Cu aceasi precadere tehnologia de

stocare trebuie sa se conformeze criteriilor de eficienta si risc redus pentru mediul

inconjurator si om.

2. Privere de ansamblu asupra acumulatoarelor de energie

Modalitatile actuale de stocarea a energiei electrice, sub forma bateriilor cu plumb-

acid, nu reprezinta solutii fiabile pentru unele aplicatii cu consum ridicat. Aplicatiile de

acest gen, consum ridicat, au inceput sa existe in sistemele de alimentare cu energie a

vehiculelor electrice (automobile, trenuri, nave spatiale, etc.). In consecinta, echipamentul

electric potrivit pentru astfel de necesitati trebuie sa alimenteze sarcini cu puteri foarte mari

insa pentru perioade de timp scurte, chiar de ordinul a catorva secunde. Un exemplu practic

ar fi cel al unui tren electric care accelereaza. Similar cu aeronavele la decolare, trenurile

electrice consuma puteri foarte mari, pentru perioade scurte, in timpul accelerarii; totusi

irosind aceasta putere obtinuta prin accelerare la franare cand este disipata ca si caldura.

Abordarea actuala a acestei probleme este dimensionarea retelelor electrice pentru

puteri mari in locul unor puteri medii. Un alt aspect este ca in viitorul apropiat vor exista o

mare varitate de sarcini electrice, de la motoare de propulsie pana la echipamente

informatice foarte sensibile. Sursele de alimentare neintreruptibila (UPS) prezinta de

asemenea un interes special deoarece acestea de cele mai multe ori alimenteaza

computerele care controleaza toate functiile vitale ale unui avion sau nave moderne. Nu in

ultimul rand, toate aceste echipamente trebuie sa fie cat mai compacte si usoare. Astfel, ca

si o abordare alternativa, avand in vedere tipurile de puteri cerute de aceste aplicatii, se

contureaza necesitatea unei modalitati de stocare si descarcare(livrare) rapida a unor puteri

mari. S-ar elimina in acest fel costurile enorme si dificultatile intampinate in supraproductia

de energie pentru a acoperii nevoile ivite prin noile aplicatii.

Solutie pentru cererea tot mai mare de stocarea a energiei si conditionarea puterii in

aplicatiile comerciale sunt si acumulatoarele electromecanice de energie, acestea

prezentand multe avantaje peste cele ale traditionalelor baterii electrochimice, dintre care

putem mentiona : durata de viata indelungata, ecologice, o gama larga de puteri si timpi de

descarcare, numar ridicat de repetate incarcari/descarcari etc.

3. Acumulatoare electromecanice de energie

3.1. Conceptul de sistem inertial de stocare a energiei

Promovat ca si acumulator mecanic, volantul reprezinta practic un ansamblu

mecanic realizat, in general, sub forma unui disc rotitor cuplat pe un ax. Prin rotirea

acestuia sistemul dezvolta o anumita energie cinetica. Cantitatea de energie este

dependenta de masa, forma si viteza rotationala a rotorului.

n ultimii ani, nevoia de a gasi solutii ct mai eficiente de stocare a energiei a

renascut interesul pentru acumularea energiei n volanti de inertie. Prin urmare, au

aparut sistemele inertiale de stocare a energiei (SISE), formate dintr-un volant de

inertie cuplat la o masina electrica. Daca masina electrica functioneaza n regim de

motor, volantul este accelerat si acumuleaza energie cinetica. Cnd masina electrica

functioneaza n regim de generator, aceasta frneaza volantul transformndu-i energia

cinetica n energie electrica.

Functionarea unui sistem inertial de stocarea a energiei se bazeaza astfel pe formula

energiei cinetice ,Ec (3.1), a unui corp rigid aflat in miscare :2

2m

CE J

= (3.1),

unde J este momentul de inertie al rigidului rotitor, iar 2m este viteza sa unghiulara de rotatie. Momentul de inertie(3.2) se calculeaza prin :

2J k M R= (3.2),unde M este masa aflata in miscare de rotatie, R reprezinta raza maxima a masei in

miscare, iar k este un coeficient de forma si poate lua diferite valori. Din cele doua ecuatii

(3.1,3.2) se poate deduce ca energia cinetica variaza in mod linear cu masa, dar si cu

patratul vitezei de rotatie.

O reprezentare sumara a modului de aplicare a principiului se poate observa in fig.

3.1 in care este prezentata constructia unui acumulator electromecanic.

Fig. 3.1 Schema generala a unui acumulator electromecanic

Sistemele inertiale de stocare a energiei se mpart n doua mari categorii: SISE

cu volanti lenti si SISE cu volanti rapizi. Prima categorie este deja prezenta pe piata

de mai multi ani, n timp ce a doua varianta este doar la nceputul fazei comerciale.

nca nu exista o delimitare clara ntre cele doua categorii de SISE, dar viteza de

10000 [rpm] este n general acceptata ca facnd delimitarea ntre cele doua tipuri. De

obicei, SISE cu volanti lenti contin volanti construiti din otel, n timp ce a doua

categorie de SISE contin volanti construiti din materiale compozite. Principalul

dezavantaj al SISE actuale este pretul de cost, nca, destul de ridicat, si pierderile

destul de mari n regim stationar.

3.2. Principiul constructiv

Din punct de vedere mecanic constructia clasica a acestor sisteme este alcatuita prin

imbinarea a doua componente de baza: volantul propriu-zis si ansamblul motor/generator

pentru accelerarea volantului si colectarea energiei cinetice rezultate. Progresul in domeniul

motoarelor electrice si a circuitelor electronice de putere a permis dezvoltarea unor SISE

mult mai compacte si eficiente. Primele abordari se bazau pe plasarea celor doua elemente

de baza in doua unitati diferite astfel setul motor/generator era unit doar printr-un ax de

volant. Mai tarziu s-a optat pentru o constructie integrata. Se observa in fig.3.2.1) faptul ca

volantul este plasat pe un arbore in interiorul unui compartiment vidat in scopul de a reduce

pierderile prin frecarea cu aerul si este suspendat de rulmenti. Pe acelasi ax este plasat si

ansamblul motor/generator. In figura 3.2.2 este infatisat modul de integrare al

acumulatorului electromecanic intr-un sistem inertial de stocare a energiei.

Fig.3.2.1 Schema generala a unui acumulator electromecanic de energie integrat

Lagar

Capsula

Volant

Rotor set motor/gen

Stator set motor/gen

Vid

Lagar

Fig. 3.2.2 Schema de integrare a unui acumulator electromecanic in SISE

In functie de modalitatile de optimizare s-au conturat doua cai pentru exploatarea

acestor sisteme si anume : SISE de mica viteza si SISE de mare viteza. Primul tip se

deosebeste in special prin volantul fabricat din materiale cu densitati mari (otel, fonta) care

urmareste cresterea capacitatii de stocare prin cresterea masei. Aceasta abordare,

momentan cel mai des raspandita si accesibila, presupune totodata lucrul la viteze reduse,

fiind limitate din cauza solicitarilor rezultate din fortele centrifugale din materiale. Ca si

exemplu de performate un sistem de volant dezvoltat intr-un proiect de colaborare cu

CCLRC(Council for the Central Labratory of the Research Councils) in anul 1980 avea

capacitatea de stocare a energiei de 2,3 [kWh] la 5000 [rpm] si puterea 45 [kW]. A doua

clasa de sisteme urmareste optimizarea prin reducerea masei rotorului si cresterea vitezei

de rotatie. In testele efectuate s-au atins viteze pana la 50000 [rpm]. Aceasta clasa de

sisteme inertiale de stocare a energiei are la baza fabricatiei materiale cu densitate usoara

dar cu foarte mare rezistenta ceea ce permite accelerarea la viteze foarte mari, concept

dezvoltat in 1970 in cadrul Laboratorului National Lawrence Livermore.

Principalele componente ale unui SISE modern sunt: volantul integrat cu masina

electrica, lagare din constructia volantului, convertoare de putere, un controller pentru

coltrolul intregului sistem.

3.2.1. Ansamblul motor/generator

Cerintele pentru energie electrica stabilizata au determinat majoritatea

proiectantilor de SISE in alegerea de generatoare de curent alternativ de viteza variabila,

pentru a se potrivi cu incetinirea volantului in timpul livrarii energiei sale mecanice

generatorului. Acest pas este un element cheie in proiectarea sistemelor intertiale de stocare

a energiei deoarece se urmareste generarea unei tensiuni si curent la frecventa constanta si

in final la frecventa retelei de 50 Hz. In completarea acestui deficit se utilizeaza

convertoare electronice de putere.

Se utilizeaza in general motoare cu magneti permanenti (cele mai utilizate), motor

cu matrice Halbach (folosit in studiile de la laboratorul Livermore) si motoare de inductie

homopolare.

3.2.2. Lagare

Ocupand un loc la fel de important ca si restul elementelor componente in

constructia unui SISE, lagarele au evoluat de la rulmenti, folositi in trecut, la magneti

permanenti sau electromagneti. Folosirea acestora din urma scuteste sistemul de frecari si

astfel pericolele de incalzire. Lagarele cu magneti permanenti nu au contact cu arborele

volantului, nu au parti in miscare, uzura putina si nu necesita intretinere.

3.2.3. Convertoare electronice de putere

Un generator cu magneti permanenti fara perii, in structura unui acumulator

electromecanic produce curent alternativ de frecventa variabila. In majoritatea aplicatiilor

consumatorii necesita alimentarea la o frecventa constanta. Aceasta cerinta a condus la

solutia de a redresa curentul si apoi a-l converti inapoi in alternativ. Convertoarele de

putere pentru sistemele de stocare a energiei se bazeaza pe circuite SCR(Silicon-Controlled

Rectifier), GTO(Gate Turn-Off Thyristor) si IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor). In

faza incipienta de dezvoltare a tehnologiilor de stocare circuitele semiconductoare SCR

erau cele mai pretate, ca si avans si cost, pentru conversia de putere. Acestea pot suporta

tensiuni pana la 5 [kV], curenti de pana la 3000 [A] si frecvente de comutatie de pana la

500 [Hz]. Datorita necesitatii de control din exterior a unor astfel de circuite acestea au fost

inlocuite de circuite GTO, a caror functionare nu necesita comanda prin grila .

Dispozitivele suporta tensiuni pana la 6 [kV], curenti de pana la 2000 [A] si frecvente de

comutatie la 1 [kHz]. In urmatorii ani au aparut dispozitivele IGBT care au posibilitatea de

a lucru cu tensiuni pana la 6,7 [kV], curenti de pana la 1,2 [kA] si cea mai importanta

caracteristica fiind frecventa foarte mare de comutatie.

Prin tehnologia PWM(Pulse-Width Modulation) impulsuri de diferite lungimi sunt

aplicate dispozitivului IGBT din constructia unui invertor , intarziind curentul continuu

printr-o sarcina inductiva, asftfel o unda sinusoidala este modulata. Frecventa de comutatie

foarte ridicata a convertorului imbunatateste emularea de unda sinusiodala in principal prin

eliminarea unora dintre armonicile de ordin superior. Pentru a reduce in continuare

continutul de armonici al semnalului prelucrat, un filtru format din condensatoare si

inductante poate fi conectat la iesirea pe partea de curent alternativ.

Cele mai frecvente topologii de convertoare de putere in sistemele inertiale de

stocare a energiei consta dintr-un convertor de c.c-c.a conectat la retea si un convertor c.a-

c.c conectat la acumulatorul electromecanic. Aceasta configuratie, putand fi observata in

figura 3.2.3.1, presupune, in timpul livrarii de energie functionarea convertorului de pe

partea volantului in regim de redresor, iar convertorul cuplat la retea ca si invertor pentru a

controla curentul debitat in retea dupa tehnici PWM. In timpul incarcarii acumulatorului

electromecanic procesele de redresare si inversare sunt inversate si puterea curge de la retea

spre volant. In functie de conexiunea la retea convertorul legat la aceasta poate fi

monofazat sau trifazat. Un design simplu de topologie back-to-back este cel din figura

3.2.3.1. Schema include si separare galvanica prin transformatorul conectat la convertor.[2]

Fig.3.2.3.1 Topologie de convertoare back-to-back si magistrala de c.c

Fata de tipologia conventionala prezentata mai sus descris in A Combined

Unintrerruptble Power Supply and Dynamic Voltage Compensator Using a Flywheel

Energy Storage System (Combinatie intre UPS si compensator dinamic de tensiune

utilizand sisteme inertiale de stocare a energiei) dupa Weissbach, Karady, si Farmer mai

apare in plus un convertor c.c.-c.c. de amplificare. Un intrerupator este inclus in schema

care este in pozitia inchis in momentul incarcarii acumulatorului electromecanic pentru a

ocoli variatorul de tensiune continua(fig.3.2.3.2).[2]

Fig. 3.2.3.2- Topologie cu magistrala c.c. si convertor aditional de amplificare

O a treia topologie folosita in sistemele inertiale de stocare , prezentata in

Induction Machine Based Flywheel Energy Storage System(Sisteme inertiale de stocare a

energiei bazate pe masini de inductie) de Alan si Lipo are la baza o masina de inductie

controlata in tehnlogie FOC(Field oriented controlled) si convertoare PDM(Pulse Density

Modulation) back-to-back, alimentate de la o linie de 20 kHz HFAC(High Frequency

Alternating Curent). Prin aceasta schema se obtin pierderi reduse la comutare datorita

utilizarii tehnicii ZVS (Zero Voltage Switching Comutare la tensiune zero). Aceasta schema se poate observa in figura 3.2.3.3.[2]

Fig. 3.2.3.3 Topologie baza pe magistrala HFAC

3.2.4. Sistemul de control

Din discutiile din subsectiunea anterioara se poate observa ca cele mai generalizate

topologii de convertoare electronice de putere folosite in sistemele inertiale de stocare a

energiei sunt cele in conexiune back-to-back redresor/invertor care imbunatatesc controlul

fluxului de putere, precum si cresc eficienta sistemeului. Controlul sistemelor inertiale de

stocare a energiei realizeaza doua functii importante in cadrul acestora si anume: controlul

magistralei de tensiune continua din schema si controlul fluxului de putere. Figura 3.2.4

prezinta o schema generalizata de control.[2]

Fig.3.2.4 - Schema generala de control al unui SISE

Masina de inductie asociata cu volantul functioneaza pe baza unei tehnologii de

control a rotorolui dupa flux. Astfel se realizeaza controlul cuplului masinii de inductie.

Pornind de la curentul pe axa d se estimeaza fluxul statorului, care mai apoi este comparat

cu fluxul de referinta, acesta la randul lui fiind aflat din viteza de rotatie a masinii. Adesea,

este folosit un flux slabit pentru a potrivi viteza masinii de inductie cu cea a volantului.

Aceasta eroare in valoarea de referinta impreuna cu fluxul estimat este furnizat controller-

ului de flux care genereaza un curent de referinta pe axa d. Pentru a regla magistrala de

tensiune continua se foloseste un controller pentru a genera un semnal de iesire (P) care

mentine tensiunea la valoare de referinta.(Vdc*). Considerand Pref puterea asteptata a fi

debitata de SISE, valoarea de referinta a puterii active transferata intre SISE si magistrala

de c.c. se determina prin formula P = ( Pref - P) . Pe baza acestui semnal se calculeaza

cuplul de referinta. Curentul de referinta pe axa qeste apoi calculat pe baza cuplului

anterior determinat. Mai multe detalii asupra posibilitatilor de control pot fi gasite in

Control and Performance Evaluation of a Flywheel Energy-Storage System Associated to a

Variable-Speed Wind Generator (Controlul si evaluarea performantelor sistemelor inertiale

de stocare a energiei asociate unui generator eolian de viteza variabila) de Cimuca,

Saudemont, Robyns si Radulescu.

4. Aplicatii

In prezent principalele domenii de aplicabilitate pentru SISE sunt in sursele de alimentare neintreruptibile (pe durata timpul de pornire al generatoarelor diesel), calitatea

energiei electrice (injectii de putere in retea, atenuarea golurilor de tensiune/caderilor de

tensiune), accelerarea si franarea regenerative (pentru vehicule electrice si trenuri),

stabilitatea sistemului de alimentare cu energie electrica.

Stocarea energiei joaca un rol esential n reteaua de alimentare cu energie electrica,

pentru asigurarea unui management mai eficient al resurselor de care se dispune. n

combinatie cu sistemele de producere a energiei electrice prin conversia energiilor

regenerabile, sistemele de stocare a energiei pot creste valoarea energiei electrice generata

de centralele eoliene sau solare, furniznd energie n momentele de vrf si acumulnd

energie n momentele cnd cererea de energie este redusa. De asemenea, sistemele de

stocare a energiei faciliteaza integrarea, la scara larga, n sistemul energetic a surselor de

energie intermitente, cum sunt cele eoliene sau solare.[10]

Strategic plasate, sistemele de stocare a energiei pot creste gradul si eficienta de

utilizare a sistemului existent de transmisie si distributie a energiei electrice. Acestea pot fi

utilizate pentru a reduce vrfurile de sarcina dintr-o statie de alimentare cu energie

electrica, ceea ce duce la eliminarea centralelor de vrf si o mai buna utilizare a

centralelor de regim permanent. De asemenea, sistemele de stocare a energiei servesc la

asigurarea calitatii energiei electrice, n cazul, fluctuatiilor de frecventa, a supratensiunilor,

a scaderilor de tensiune si chiar a ntreruperii totale a alimentarii cu energie de la centrala

sau de la statia de alimentare[10]

Una dintre aplicatiile n care SISE se preteaza foarte bine este n domeniul

calitatii energiei electrice. In ultimii ani, centralele eoliene s-au nmultit foarte mult n

Europa, iar tendintele actuale prevad o tendinta de crestere exponentiala a puterii

instalate n centralele eoliene n anii imediat urmatori. Acest fapt implica numeroase

probleme de ordin tehnic din cauza naturii sursei primare de energie: vntul. Viteza

vntului este foarte variabila si foarte greu anticipata. Aceasta face ca si energia

produsa pe cale eoliana sa fie la fel. n plus, generatoarele eoliene sunt considerate ca

fiind sarcini negative cuplate la sistemul electric. Aceasta din cauza ca ele introduc

energie n sistem, dar nu participa la controlul sistemului. Cu alte cuvinte, centralele

eoliene actuale nu sunt capabile sa furnizeze servicii auxiliare n sistem, adica sa

participe la mentinere tensiunii si frecventei ntre limitele stabilite de standardele n

vigoare. Deocamdata, stabilitatea sistemului energetic este asigurata de centralele

clasice (termice, nucleare si marile hidrocentrale).[10]

Din acest motiv, rata de penetrare a centralelor eoliene este limitata la 20 30

% din puterea instantanee consumata. Adica, daca la un moment dat prin sistem

circula o putere de 1000 [kW], pna la 300 [kW] poate fi produs de catre eoliene, iar

restul trebuie sa fie produs de centralele clasice. Chiar daca la nivel global aceasta

limita nu va fi atinsa n viitorul apropiat, la nivel local aceasta este o problema

actuala, n special n cazul fermelor de eoliene. Pentru a putea depasi aceasta limita,

centralele eoliene trebuie sa fie capabile sa furnizeze servicii auxiliare n sistem. Ori,

acest lucru este imposibil de realizat n lipsa unor sisteme de stocare a energiei pe

termen scurt, care sa ofere posibilitatea de a avea o rezerva primara de energie pentru

o perioada cuprinsa ntre 30 s si 15 min.[10]

O modalitate de implementare a unui SISE intr-o instalatie eoliana este

prezentata in fig. 4

Fig.4 Sistem de stocare a energiei cu volant folosit intr-o instalatie eoliana

4.1. Teste si aplicatii implementate practic

In unitati la scara redusa sistemele de stocare cu volant nu prezinta cifre mari ale

energiei. [1]

In anul 2000 o simulare a unei instalatii de generare eolieno-diesel impreuna cu un

sistem inertial de stocare a energiei a fost prezentata si propusa pentru implementare si apoi

constructie. Scopul acestei instalatii a fost eliminarea oscilatiilor periodice in unitatile

eoliene prin compensarea cu un generator diesel si un acumulator electromecanic. Sistemul

pe baza de volant realizat, cu specificatiile de 0,6 [kWh], 50 [kW] este capabil sa furnizeze

putere activa si reactiva pentru a compensa atat frecventa cat si tensiunea retelei. Unitatea a

fost conceputa pentru a furniza o putere totala pe perioada de 1,8 min la o tensiune

nominala de 750 [V] si un curent maxim de 102 A.[1]

Diferite sisteme inertiale de stocare a energiei au fost comparate si analizate in

compensarea armonicilor in retele de joasa tensiune (400 [V]) . S-a inregistrat o scadere de

aproximativ 50% pana la armonica de ordin 11. [1]

Un sistem cu volant de stocare a energiei de 10 [MJ] a fost folosit in anul 2000

pentru a intretine calitatea energiei electrice si ca sursa de alimentare de incredere in

reteaua de distributie. Sistemul a fost capabil sa mentina tensiunea retelei de distributie in

parametrii de 98-102% si de a furniza 10 [kW] de putere timp de 15 min. [1]

Un studiu de caz a fost efectuat pe o retea de medie tensiune in care au fost

simultate diferite scenarii de distorsiuni (goluri de tensiune, start-up, etc.). Rezultatele,

obtinute din conectarea a patru sisteme UPS bazate pe acumulatori electromecanici de 1,6

[MVA] combinate cu un generator diesel la acea retea au fost satisfacatoare. Simularea a

aratat o imbunatatire in calitatea energiei [1]

5. Calculul pierderilor unui sisteme inertial de stocare a energiei

Intr-un sistem inertial de stocare a energiei pierderile se manifesta in doua

subsisteme componete : pe partea mecanica si pe partea de conversie electronica.

Pierderile n convertorul electronic de putere.Aceste pierderi se mpart n doua

categorii: pierderi n comutatie si pierderi n conductie.

Pierderile in comutatie depind de energia disipata in timpul schimbarii starilor tranzistoarelor IGBT si sunt proportionale cu frecventa undei purtatoare utilizata in comanda convertorului. Pentru un brat al convertorului, pierderile in comutatie sunt exprimate prin expresia urmatoare:

( ( ) ( ))on offcom W on W pwm

P k W I k I f= + , (5.1),

unde: Won(I) si Woff(I) reprezinta caracteristicile de energie disipata la amorsarea si la blocarea tranzistoarelor;

kWon si kWoff sunt raporturile intre tensiunea continua din circuitul intermediar de c.c. si tensiunile continue de ncercare, utilizate de constructor pentru determinarea energiei disipate.

Pierderile n conductie se calculeaza prin urmatoarea relatie:

3 | | ( cos )4

ce D ce Dcond k

V V V VP I r pi

+ = + (5.2),

unde Ik este curentul prin bratul invertorului, Vce si VD sunt caderile de tensiune pe IGBT si diode, r este adncimea de modulatie, iar cos este factorul de putere.

Pierderile totale n convertor rezulta prin nsumarea celor doua tipuri de pierderi.

total com condP P P= + (5.3)

Pierderile n ansamblul masina electrica + volant de inertie:

Pierderile Joule din stator: 2 2( )JS s sd sqP R i i= + ; (5.4)

Pierderile Joule din rotor (pt masinia asincrona):

( )JR sd sd sq sqP s v i v i= + ; (5.5)

Pierderile n fier (pt m.a.): 2 13 ( cos )Fe s s sp U R I R

= ; (5.6)

Pierderile prin frecare: ( )f m s mp C B = + . (5.7)

6. Concluzii si viitoare cai de cercetare

Fara indoiala pana in prezent s-a demonstrat ca sistemele de stocare de energie sunt

foarte importante pentru furnizarea de energie de inalta calitate pentru clienti. Cu toate

acestea, atunci cand se propune o noua tehnologie se pun in discutie toate aspectele pe baza

carora o noua tehnologie este fiabila : aspecte legate de mediu , economice, de siguranta si

sanatate, modalitati de productie si durabilitate si cel mai important - comparatia cu alte

alternative de stocare a energiei.

Atunci cand se studiaza aspectul economic al unui sistem inertial de stocare a

energiei ar trebui determinat in primul scopul unui astfel de sistem. Acest lucru se refera

practic la faptul daca sistemul ar trebui sa fie utilizat pentru furnizarea de energie pentru

cateva minute sau pentru una sau doua ore. Se ajunge la aceasta analiza din fundamentul ca

randamentul cel mai bun, sub asptect economic in comparatie cu alte tehnologii, oferit de

un SISE este pe o perioada relativ mica, in jur de 20 de min.

Aspectele cheie in C&D includ urmatoarele notificari:

- Imbunatatirea materialelor in rotorul volantilor (rezistenta la forte de stres, stabilitate) si

proceselor de fabricatie ;

- Imbunatatiri in lagarele magnetice si mecanice(reducerea pierderilor in regim stationar)

- Strategii optime de control (aplicatii specifice);

- Analiza cost-beneficiu;

- Securitate si certificare.

6.1. Producatori si investitori in tehnologia de stocare a energiei cu

volant

Principalii producatori sunt Active Power, Acumentrics Corporation, AFS Trinity

Power Corporation, Beacon Power, Flywheel Energy Systems, Pentadyn, Piller, STI

(Tribologie Systemes Inc) si Urenco Power Technologies.

Majoritatea dintre acestia au dezvoltat volanti de mare viteza din materiale

compozite. Cele mai multe dintre companiile producatoare ofera produse standard care

vizeaza o gama larga de aplicatii insa cateva societati sunt orientate pe scopul de a proiecta

solutii specifice cerintelor clientului. Producatorii de volanti lenti, din otel, au ajuns in

minoritate, precum Active Power (si Caterpillar ), care sunt axati pe productia de sisteme

UPS. Pe de alta parte, firma Piller, aflata pe un punct de stabilitate, produce sisteme UPS

,bazate pe volanti de inertie incorporati cu o masina electrica speciala, folosite ca si rezerva

pana la pornirea unor generatoare diesel in cazul intreruperilor de tensiune.

Multe alte organizatii si centre de cercetare, desfasoara programe de cercetare si

dezvoltare cu diverse specificatii tehnice, cu nume dintre care se pot aminti sunt:

Boeing, Lawrance Livermore National Laboratory, Pensylvania State University, Centrul

pentru Electromecanica de la Universitatea din Texas, NASA, Departamentul de energie

SUA si multe universitati europene.

Bibliografie

[1] Investigation on Storage Technologies for Intermitent Renewable Energies

Evaluation and recommended R&D 2003-06-17

[2] Advanced Power Electronic Interfaces for Distributed Energy Systems Part 1:

Systems and Topologies - W.Kramer , S. Chakraborty, B. Kroposki si H. Thomas, March

2008

[3] Performance Analasys of a Flywheel Energy Storage System Associated to a

Variable-Speed Wind Generator - K. Ghedamsi, D. Aouzellag, E.M. Berkouk

[4] An Integrated Flywheel Energy Storage System with a Homopolar Inductor

Motor/Generator and High-Frequency Drive by Perry I-Pei Tsao,Desertation, University of

California, Berkeley, Fall 2003

[5] Lucrare licenta: Recuperarea energiei la franarea unui volant cu ajutorul

ultracondensatoarelor Gh.L. Chirca ,Universitatea din Pitesti, 2009

[6] Modeling and Analysis of a Flywheel Energy Storage System for Voltage Sag

Correction - Thesis by Satish Samineni, Decembrie 2003

[7] Active Power Theory of Operation : Low Speed Flywheel White Paper 106

[8] The Electromechanical Battery : The New Kid on the Block Richard F. Post,

August 1993 Lawrence Livermore National Laboratory

[9] Flywheel energy and power storage systems Bjorn Bolund, Hans Bernhoff, Mats

Leijon Department of Engineering Science, Uppsala University, Sweden, 2005

[10] www.google.com (Modalitati de reglare a puterii turbinei)