Elektřina uložená v pohybu

Typickým příkladem jsou datová centra či serverovny, které nejenže pracují s mimořádně citlivou elektronikou, jež může nečekané zamezení přívodu elektrické energie poškodit, ale zejména s choulostivými daty, jejichž případné poškození představuje podstatně větší komplikaci, než hmotné ztráty. Proto je dnes standardním vybavením podniků nebo nemocnic záložní zdroj energie pro případ nečekaného výpadku. Tyto zdroje mají řadu podob – od akumulátorů s rychlým nástupem avšak omezenou kapacitou, přes pomalé, ale dlouhodobě spolehlivé dieselové agregáty, až po setrvačníky. Ty v sobě částečně kombinují to nejlepší z obou předchozích metod – mohou ukládat poměrně velká množství energie (v řádu desítek až stovek kWh) a v případě potřeby mají téměř okamžitý nástup. Podobně, jako akumulátory, energii nevyrábí, ale pouze ukládají. Způsob, jakým tak činí, je ovšem od elektrických akumulátorů diametrálně odlišný.

V rychlosti je síla

Zatímco akumulátory přeměňují při nabíjení elektrickou energii na chemickou a naopak, setrvačníky pracují obdobným způsobem s mechanickou energií. Srdcem setrvačníku je rotor, který je po přivedení napětí roztočen elektromagnetem, který jej obklopuje. Zařízení tak při nabíjení funguje jako elektrický motor, který pohání stále rychleji rotující rotor, jenž tím získává pořád větší a větší energii. Při odpojení vnějšího napájení pak zařízení slouží jako elektrický generátor poháněný pohybem rotoru. Aby bylo množství energie, kterou tímto způsobem zařízení schraňuje, co nejvyšší, je potřeba, aby byl rotor co nejtěžší a dosahoval co největších otáček. U moderních setrvačníků se tak i mnoha set kilogramů těžké rotory otáčejí těžko uvěřitelnou rychlostí několika desítek tisíc otáček za minutu. S tím ale také bohužel souvisí pravděpodobně největší nevýhoda setrvačníků – kvůli technologické náročnosti představují poměrně velkou investici a vyžadují častou a pravidelnou údržbu. Tyto nedostatky by však mohl v budoucnu zmírnit nový typ setrvačníku, který vyvíjí konstruktéři společnosti Siemens.

Přes vakuum pomocí spojky

Inovovaný setrvačník je tvořen 260 kilogramovým ocelovým rotorem, který se pohybuje ve vakuové komoře a je nadnášen magnety, což výrazně snižuje servisní náročnost. Nad rotorem je pak umístěn elektromotor pocházející z klasické sériové výroby, nejde tedy o žádnou speciální a nákladnou součástku. Protože motor pracuje v běžném atmosférickém tlaku, vývojáři museli vymyslet způsob spárování činnosti motoru s rotorem pohybujícím se ve vakuu. Na rotoru i na hřídeli elektromotoru je proto přidělán spojkový disk. Pro zpětné zužitkování energie rotoru pak stačí roztočit motor na otáčky rotoru (konkrétně 9 000 otáček za minutu) a aktivováním elektromagnetu vytvořit potřebnou trakci mezi oběma disky. Motor se tím přemění na generátor poskytující potřebné množství energie. Samotná vakuová komora rotoru je od okolí oddělena deskou z magneticky neutrální keramiky, která tak proces výměny energie nijak nenarušuje.

Díky nižším pořizovacím nákladům a snazší údržbě by měl nový setrvačník najít uplatnění nejen jako záložní zdroj, ale i jako pomocný zdroj energie v průmyslu či výzkumu. Nahromaděnou energii totiž dokáže uvolnit během krátkého a energeticky velmi intenzivního pulzu, což je ideální vlastnost např. pro pohon jeřábů, které potřebují po relativně krátkou dobu velké množství energie. Inovovaný setrvačník by mohl konkurovat i výkonným superkondenzátorům, jež rovněž zvládají uvolňovat uloženou energii ve velmi krátkém okamžiku, oproti setrvačníku však mají podstatně kratší životnost.

Systém představuje velmi rychlý záložní zdroj energie – na plné otáčky, tedy 9 000 rotací za minutu, se generátor zvládne roztočit během 150 milisekund. Zařízení tak může v případě výpadku dodávky elektrické energie sloužit k překlenutí doby mezi výpadkem a naskočením záložního agregátu, které je časově nesrovnatelně náročnější. 

Připojte se k nám na Facebooku: www.facebook.com/SiemensCZ  

Ve výzkumných laboratořích společnosti Siemens celosvětově pracuje 28 800 zaměstnanců, kteří pracují na nových řešeních pro oblast energetiky, průmyslu a zdravotnictví. Celkové investice v obchodním roce 2014 v této oblasti dosáhly 4,1 miliardy eur. Výsledkem je 8 600 nových vynálezů (tedy 39 každý pracovní den). Více informací o výzkumu a vývoji naleznete na http://www.siemens.cz/inovace.

Siemens Česká republika

Siemens patří mezi největší elektrotechnické firmy v České republice. Již 125 let je Siemens nedílnou součástí českého průmyslu a zárukou moderních a inovativních technologií. S počtem 9,2 tisíce zaměstnanců se řadí mezi největší zaměstnavatele v Česku. Své technologie, produkty a služby dodává zákazníkům ze soukromého i státního sektoru v oblasti energetiky, zdravotnictví, průmyslové a veřejné infrastruktury a informačních technologií. Skupina podniků Siemens v České republice vykázala v obchodním roce 2014 obrat 34,9 miliard Kč. Více informací naleznete na http://www.siemens.cz.

Koncern Siemens AG

Skupina Siemens Česká republika je součástí globálního elektrotechnického koncernu Siemens AG, který je přes 165 let synonymem pro špičkové technologie, inovace, kvalitu, spolehlivost a celosvětového působení. Společnost působí ve více jak 200 zemích a své aktivity rozvíjí zejména v oblastech elektrifikace, automatizace a digitalizace. Siemens AG patří k největším poskytovatelům technologií šetrných k životnímu prostředí. Siemens je jedničkou na trhu v instalaci offshore větrných elektráren, patří mezi hlavní dodavatele pro paroplynové zdroje a technologie pro přenos energie, je průkopníkem v oblasti řešení pro veřejnou infrastrukturu, průmyslovou automatizací a softwarová řešení. Společnost je také předním dodavatelem zdravotnických zobrazovacích zařízení a technologií pro laboratorní diagnostiku. Ve finančním roce 2014, který skončil 30. září 2014, dosáhl Siemens obratu 71,9 miliard EUR s čistým ziskem 5,5 miliard EUR a zaměstnával 357 tisíc zaměstnanců po celém světě. Více informací naleznete na http://www.siemens.com.

Autor

• (red)