碳纤维材料在飞轮储能中的应用优点分析

  储能电池在生产或是回收过程中通常会存在严重的环境污染问题,就目前的使用情况来说,储能电池必将对人类的生存环境造成极大的伤害。相对于目前市场上的各类储能电池来说,飞轮储能无任何污染(包括电磁污染),它只是将电能转换为高转速的碳纤维飞轮,该机械能在需要的时候,通过发电机转换为需要的电能,不需要时飞轮仍做高速运转,因此,在使用和维护过程中,也不会产生任何化学材料垃圾。

  一般的储能电池充放电次数有限,而飞轮储能可以无数次充放电,有着较长的使用寿命。除非轮子破坏了无法使用,否则它将一直不停的运转下去,就算机器有损耗,损耗的也只是部分配件,维护成本十分有限。

  飞轮的储能机理是将电能转换为高达几万转的飞轮机械能,因为转速非常高,所以对材料的抗拉强度要求也非常的高,否则难以保证轮体的安全运转,但是目前还没有哪一种金属材料能在如此高的转速下运转而不产生撕裂现象的。在此情况下,高强度的复合材料就能体现出成为比金属材料更加优越的性能。

  碳纤维复合材料的密度仅为1.6g/cm3,强度却能达到2000MPa以上,相对于高性能钢,可减重60%以上,如果飞轮的轮体重量过重,势必将影响到飞轮的转速,当转速过高时,过重的轮体也更容易引发撕裂等事故。但是碳纤维复合材料能在很大程度地地减轻轮体重量,并保证足够的抗拉强度”。碳纤维飞轮的制造与碳纤维复合材料的成型技术密切相关,只要对飞轮的结构进行适当优化,使现有的碳纤维复合材料生产能满足其技术需求,那么使用碳纤维复合材料必将成为飞轮储能应用发展最强劲的推动力之一。

  与此同时,因为飞轮的高转速需要质心极为稳定,所以对工艺的精细度要求非常高,也许一个气孔就可以使整个轮体在高速下破坏,造成巨大损失,所以,碳纤维要应用于飞轮首先要通过严格的质量关,从模具的设计、原材料的选择,到结构的设计与优化,每一个环节都必须遵从好的标准。