Bruker svinghjul til å halvere ladetiden for elbiler

[A6KJO0M8]

I allverden. 3kw. og 250kg.??

Det høres helt meningsløst ut i mine ører. 

Man får jo samme energien med et Lithiumbatteri som veier ca. 15kg. 

 

Endret 23. november 2019 av A6KJO0M8

[KjeRogJør]

Poenget her er vel at et slikt system kan "sparke i vei" mye energi på kort tid, selv om nettet er for svakt.

Akkurat det en hurtiglader med svakt nett trenger.

Her kan du nærmest tappe energien ut så hurtig du vil, ikke begrenset av selve "snurra".

Vekt og volum er uproblematisk i et slikt stasjonært tilfelle.

[Egil Hjelmeland]

Men for denne anvendelsen har det ikke noen hensikt å "sparke i vei" fortere enn batterier klarer å ta i mot lading. Så eneste poenget jeg ser ved bruke å svinghjul i stedet for batteri i ladestasjonen er hvis svinghjul er billigere over levetiden.

Endret 21. november 2019 av Egil Hjelmeland

[sverreb]

3 hours ago, Espen Hugaas Andersen said:

De har bedre totalvirkningsgrad.

Hva mener du med totalvirkningsgrad her. Alle tall jeg har sett plasserer svinghjul on-par med batterier så lenge man ikke prøver å arkivere energi i lang tid (Noe som åpenbart ikke er poenget med et svinghjul) 
 

3 hours ago, Espen Hugaas Andersen said:

De er ganske sikkert mer miljøvennlig i produksjon

Det skal du få hoste opp en god begrunnelse for. Batterier har en energikrevende produksjon og bruker mye vanskelig tilgjengelige matrialer. Svinghul består av helt enkle strukturelle matrialer. De krever presis maskinering, men det er ikke spesiellt miljøbelastende. 

I miljøregnskapet må du også ta med at svinghjul tåler flere størrelsesordner flere sykler så der et batteri ville vært utslitt etter et par år kan svinhjulet fungere like fint i 20. 

3 hours ago, Espen Hugaas Andersen said:

De er tryggere

Begge har sine sikkerhetsutfordringer, jeg ser ikke at man kan si den ene er tryggere enn den andre. Batterier kan gå i termisk runaway og selvdestruere dramatisk de også. Både svinghul og batterier har effektive risikomitigasjonsteknikker som benyttes for å gjøre de trygge. Å drive med å spre irrasjonell frykt er ikke noe argument. 

Endret 21. november 2019 av sverreb

[Espen Hugaas Andersen]

2 hours ago, sverreb said:

Hva mener du med totalvirkningsgrad her. Alle tall jeg har sett plasserer svinghjul on-par med batterier så lenge man ikke prøver å arkivere energi i lang tid (Noe som åpenbart ikke er poenget med et svinghjul)

Jeg mener i praktisk bruk ved en ladestasjon. Sier man at man har f.eks en ladestasjon med 25% utnyttelse av nettlinjen, 50 kW nettlinje og 100 kW lader, der man benytter enten batteri eller svinghjul, så vil forbrukt energi bli noe slik over 1 uke:

Svinghjul:

Levert energi: 50 kW x 24h/dag x 7 dager/uke x 25% = 2,1 MWh/uke

Tap i lagring: (((2,1 MWh/uke)/2)/0,96)/096 - (2,1 MWh/uke)/2 = 0,089 MWh

Standbytap: (50 kWh x 75%) x 4%/h x 24h/dag x 7 dager/uke = 0,252 MWh/uke

Totalt: 2,441 MWh

Totalvirkningsgrad: 2,1 MWh / 2,441 MWh = 86%

 

Batteri:

Levert energi: 50 kW x 24h/dag x 7 dager/uke x 25% = 2,1 MWh/uke

Tap i lagring: (((2,1 MWh/uke)/2)/0,95)/095 - (2,1 MWh/uke)/2 = 0,113MWh

Standbytap: ~0 kWh

Totalt: 2,213 MWh

Totalvirkningsgrad: 2,1 MWh / 2,213 MWh = 94,9%

 

Altså man taper noe sånt som 228 kWh ekstra per uke, ved å ha svinghjulene i standby. Eller 11,8 MWh/år, til en verdi av noe sånt som 11,800 kr.

2 hours ago, sverreb said:

Det skal du få hoste opp en god begrunnelse for. Batterier har en energikrevende produksjon og bruker mye vanskelig tilgjengelige matrialer. Svinghul består av helt enkle strukturelle matrialer. De krever presis maskinering, men det er ikke spesiellt miljøbelastende. 

Man trenger over 10 ganger mer råmaterialer per kWh lagring. Og materialene er ikke så ukompliserte som du tenker. Det benyttes gjerne karbonfiberkompositt og slikt i svinghjulet, for å mulliggjøre høyest mulig rotasjonshastighet uten at hjulet river seg i stykker. Motoren/generatoren krever kobber og gjerne permanentmagneter. Samme med lagrene.

Det at svinghjulet har en noe lavere miljøbelastning per kg klarer ikke å veie opp for at man trenger over ti ganger flere kg.

2 hours ago, sverreb said:

I miljøregnskapet må du også ta med at svinghjul tåler flere størrelsesordner flere sykler så der et batteri ville vært utslitt etter et par år kan svinhjulet fungere like fint i 20. 

I eksemplet mitt over er det snakk om 21 sykluser per uke. Altså batterier med en varighet på 10.000 sykluser vil vare 9 år. Kan hende svinghjulet vil ha bedre varighet, men det er nok ikke snakk om veldig stor forskjell. Andre ting i systemet enn svinghjulet slites også.

2 hours ago, sverreb said:

Begge har sine sikkerhetsutfordringer, jeg ser ikke at man kan si den ene er tryggere enn den andre. Batterier kan gå i termisk runaway og selvdestruere dramatisk de også. Både svinghul og batterier har effektive risikomitigasjonsteknikker som benyttes for å gjøre de trygge. Å drive med å spre irrasjonell frykt er ikke noe argument. 

Det er ganske begrenset hvor dramatisk batterier kan selvdestruere. Spesielt mindre energitette batterier som man benytter til stasjonær energilagring.

Endret 21. november 2019 av Espen Hugaas Andersen

[sverreb]

12 minutes ago, Espen Hugaas Andersen said:

I eksemplet mitt over er det snakk om 21 sykluser per uke. Altså batterier med en varighet på 10.000 sykluser vil vare 9 år.

For å nå 10000 sykler må man gjerne gå til noe i nærheten av en 30-70% sykling, da trenger du plutselig dobbelt så mye batteri. 

Hva eksemplet ditt angår: Det er umulig å lese siden du ikke beskriver hva tallene dine skal bety. Ved første øyekast virker de svært optimistiske siden systemvirkningsgraden du kommer til later til å være høyere enn oppnåbar roundtripvirkningsgraden alene for batteriene. Forøvrig er ikke et usecase konstruenr av en som driver med promotering av batterier et spesiellt godt utgangspunkt for diskusjon av merittene av systemene. 
 

21 minutes ago, Espen Hugaas Andersen said:

Det at svinghjulet har en noe lavere miljøbelastning per kg klarer ikke å veie opp for at man trenger over ti ganger flere kg.

Det er for det meste strukturellt stål. (I.e. skallet som sikrer svinghjulet og vaakuumet det roterer i)  De delene som trenger mer eksotiske matrialer er mye mindre, i motsetnig til batterier hvor veldig mye av massen er krevende matrialer. 
Forøvrig har svinghulet 10-1000 ganger så mange sykler sammenlignet med batteriet, så brukt riktig er ikke en noe høyere engangskost et problem. 

15 minutes ago, Espen Hugaas Andersen said:

Det er ganske begrenset hvor dramatisk batterier kan selvdestruere. Spesielt mindre energitette batterier som man benytter til stasjonær energilagring.

Da lurer jeg på om du i hele tatt har jobbet med batterier. Litiumbatterier kan detonere om de mishandles. Har vært med på at et batteri måtte kastes ut av labben for å unngå en større ulykke (Man får gjerne noen sekunders varsel). Nå har vi batterikasser på labben som er brann og eksplosjonssikre for å jobbe med oppladbare batterier. 

Dette er uansett bare relevant for de som driver F&U på de, vi har som sagt rikelig god mitigasjon for både batterier og svinghjul i praktisk bruk. 

[Snylter]

17 hours ago, Hårek said:

Slike svinghjul ble brukt i Formel 1 biler i 2009 (KERS). Det er også nevnt at det ble planlagt brukt i busser i London.

Gyrobusser ble utviklet allerede på 40-tallet av en sveitser.

I oktober 1953 ble første gyrorute åpnet i Sveits. I DR Kongo hadde de 12 slike busser i rute mens man i Gent i Belgia hadde tre busser i rute. Den eneste bevarte gyrobussen jeg vet om står på museum i Antwerpen.

Teknologien har aldri blitt helt glemt og har med jevne mellomrom dukket opp, GM lekte med dette i forbindelse med en kontrakt de fikk i 1979, Volvo lekte litt med gyro kombinert med en liten dieselmotor på 80-tallet. Mechatronics utviklet en svinghjulløsning for både mobilt og stasjonær bruk på 90-tallet og så sent som i 2005 forsøkte de seg ved universitetet i Austin på å lage en gyrobuss.

[Espen Hugaas Andersen]

2 hours ago, sverreb said:

For å nå 10000 sykler må man gjerne gå til noe i nærheten av en 30-70% sykling, da trenger du plutselig dobbelt så mye batteri. 

Batterier er som regel spesifisert i fulle sykluser, altså ved f.eks 30-70% vil et batteri spesifisert til 10.000 fulle sykluser vare i 25.000 av disse syklusene. Om man dobler batterikapasiteten vil levetiden dobles eller mer, altså i stedet for 9 år levetid er man da på 18 år levetid. 

2 hours ago, sverreb said:

Hva eksemplet ditt angår: Det er umulig å lese siden du ikke beskriver hva tallene dine skal bety. Ved første øyekast virker de svært optimistiske siden systemvirkningsgraden du kommer til later til å være høyere enn oppnåbar roundtripvirkningsgraden alene for batteriene.

Roundtripvirkningsgraden med tallene jeg benyttet vil være 92% for svinghjulet og 90% for batteriet. Her har jeg forutsatt AC inn til AC ut, og svinghjulet har noe høyere virkningsgrad fordi man ikke må innom DC. (Bare halvparten av levert energi vil ta turen innom energilagringen, noe som gjør at den totale systemvirkningsgraden blir høyere enn roundtripvirkningsgraden, for batteriene.)

 

2 hours ago, sverreb said:

Det er for det meste strukturellt stål. (I.e. skallet som sikrer svinghjulet og vaakuumet det roterer i)  De delene som trenger mer eksotiske matrialer er mye mindre, i motsetnig til batterier hvor veldig mye av massen er krevende matrialer. 
Forøvrig har svinghulet 10-1000 ganger så mange sykler sammenlignet med batteriet, så brukt riktig er ikke en noe høyere engangskost et problem.

Jeg tror ikke 9000 års levetid er en spesielt relevant problemstilling. Og det er ikke slik at stål er uten utslipp.

 

2 hours ago, sverreb said:

Da lurer jeg på om du i hele tatt har jobbet med batterier. Litiumbatterier kan detonere om de mishandles. Har vært med på at et batteri måtte kastes ut av labben for å unngå en større ulykke (Man får gjerne noen sekunders varsel). Nå har vi batterikasser på labben som er brann og eksplosjonssikre for å jobbe med oppladbare batterier. 

Battericeller er noe annet enn batteripakker. Batteripakker har innkapsling som tar mesteparten av støyten. Stort sett er det slik at det mest dramatiske som kan skje med en batteripakke er at den kan ta fyr.

Endret 21. november 2019 av Espen Hugaas Andersen

[Dovreekspressen]

sverreb skrev (4 timer siden):

Litiumbatterier kan detonere om de mishandles.

 

Espen Hugaas Andersen skrev (2 timer siden):

Stort sett er det slik at det mest dramatiske som kan skje med en batteripakke er at den kan ta fyr.

En viss uenighet her?!  https://no.wikipedia.org/wiki/Detonasjon

[sverreb]

3 hours ago, Espen Hugaas Andersen said:

Batterier er som regel spesifisert i fulle sykluser, altså ved f.eks 30-70% vil et batteri spesifisert til 10.000 fulle sykluser vare i 25.000 av disse syklusene. Om man dobler batterikapasiteten vil levetiden dobles eller mer, altså i stedet for 9 år levetid er man da på 18 år levetid.

Du misforstår. For å nå 10000 sykler må du begrense deg til 30-70 fordi de aller fleste batterier bare er spesifisert til 1-2000 sykler full syklus.

3 hours ago, Espen Hugaas Andersen said:

Jeg tror ikke 9000 års levetid er en spesielt relevant problemstilling

Det er fordi du er fastlåst i en use case som er designet for å favorisere batterier. Svinghjulsysttemer kan gjerne vare 20 år der batterier bare varer 1-2 år.  Drar du på mye mer tid er det andre faktorer som kommer inn og begrenser levetiden.
 

3 hours ago, Espen Hugaas Andersen said:

Battericeller er noe annet enn batteripakker

Batterier består av bl. annert battericellene som altså er fint i stand til å eksplodere, ikke bare brenne (Selv om det kan være dramatisk nok). Designet av batteripakken er bl.a. diktert av risikomitigasjon for å unngå f.eks eksplosjoner, branner, lysbuer etc., akkurat på samme måte som at innkapslingen av svinghjul er designet for å unngå farlige følger av et defekt svinghjul. Det er derfor jeg sier at vi ikke trenger å bekymre oss videre om disse risikomomentene siden designet alt tar høyde for det. Dermed kan du droppe å spre skremsler om hvor farlig alt som konkurrerer med batterier er.

Endret 21. november 2019 av sverreb

[MrMarbles]

sverreb skrev (2 timer siden):

Det er fordi du er fastlåst i en use case som er designet for å favorisere batterier. Svinghjulsysttemer kan gjerne vare 20 år der batterier bare varer 1-2 år.  Drar du på mye mer tid er det andre faktorer som kommer inn og begrenser levetiden.

Da må jo nesten batteriet i elbilen min slutte å funke snart, siden den nå blir 2 år i neste uke, eller?

[Snylter]

5 minutes ago, MrMarbles said:

Da må jo nesten batteriet i elbilen min slutte å funke snart, siden den nå blir 2 år i neste uke, eller?

Det er det da ingen som har skrevet, sverreb snakker om en tenkt case der batteriet varer i to år uten å skrive at det gjelder elbilen din eller elbiler i det hele tatt.

[sverreb]

1 hour ago, MrMarbles said:

Da må jo nesten batteriet i elbilen min slutte å funke snart, siden den nå blir 2 år i neste uke, eller?

Som snylter sier: Dette handler ikke om elbiler. Vi snakker om applikasjoner hvor energilageret sykles flere ganger om dagen eller sågar i timen. Svinghjul kan brukes i applikasjoner hvor energilageret sykles ofte, men kan likevel vare lenge. Prøv å kjøre opp og ned et lithium ionbatteri 20 ganger i døgnet og se hvor lenge det varer. Det vil være utslitt før våren kommer. 

[Jarild8]

Halvering av ladetiden hørtes veldig suspekt ut ja. Kan tenke meg at det i stede er snakk om å doble ladekapasiteten til stasjonen slik at den kan lade 2 biler samtidig.

[Ketill Jacobsen]

Espen Hugaas Andersen skrev (21 timer siden):

Batterier er som regel spesifisert i fulle sykluser, altså ved f.eks 30-70% vil et batteri spesifisert til 10.000 fulle sykluser vare i 25.000 av disse syklusene. Om man dobler batterikapasiteten vil levetiden dobles eller mer, altså i stedet for 9 år levetid er man da på 18 år levetid. 

Roundtripvirkningsgraden med tallene jeg benyttet vil være 92% for svinghjulet og 90% for batteriet. Her har jeg forutsatt AC inn til AC ut, og svinghjulet har noe høyere virkningsgrad fordi man ikke må innom DC. (Bare halvparten av levert energi vil ta turen innom energilagringen, noe som gjør at den totale systemvirkningsgraden blir høyere enn roundtripvirkningsgraden, for batteriene.)

 

Jeg tror ikke 9000 års levetid er en spesielt relevant problemstilling. Og det er ikke slik at stål er uten utslipp.

 

Battericeller er noe annet enn batteripakker. Batteripakker har innkapsling som tar mesteparten av støyten. Stort sett er det slik at det mest dramatiske som kan skje med en batteripakke er at den kan ta fyr.

Ut fra det du skriver så vil ikke lading innen området 30-70% gi batteriet større livskapasitet. Ditt eksempel: 10.000 sykler = 10.000 kWh og 25.000 x 40% = 10.000 kWh. Jeg ville antatt at 30-70 ga minst 20.000 kWh?

 

sverreb indikerer at du også har en profesjonell tilknytning til batterier (promoterer batterier!?). Hva er tilfelle her. Alle kan og bør uttale seg, men om en har en spesiell tilknytning til temaet, er det greit å opplyse om det

[Espen Hugaas Andersen]

On ‎11‎/‎22‎/‎2019 at 1:36 PM, Ketill Jacobsen said:

Ut fra det du skriver så vil ikke lading innen området 30-70% gi batteriet større livskapasitet. Ditt eksempel: 10.000 sykler = 10.000 kWh og 25.000 x 40% = 10.000 kWh. Jeg ville antatt at 30-70 ga minst 20.000 kWh?

Du har trolig rett, men noe forskning tyder på at det er totalt antall syklede Ah som er mest avgjørende for levetid. Pessimistisk utgjør doblet kapasitet doblet levetid ved lik bruk.

On ‎11‎/‎22‎/‎2019 at 1:36 PM, Ketill Jacobsen said:

sverreb indikerer at du også har en profesjonell tilknytning til batterier (promoterer batterier!?). Hva er tilfelle her. Alle kan og bør uttale seg, men om en har en spesiell tilknytning til temaet, er det greit å opplyse om det

Jeg eier aksjer i Tesla. Det er min eneste relevante knytning.

[Espen Hugaas Andersen]

On ‎11‎/‎21‎/‎2019 at 7:30 PM, sverreb said:

Du misforstår. For å nå 10000 sykler må du begrense deg til 30-70 fordi de aller fleste batterier bare er spesifisert til 1-2000 sykler full syklus.

Man bruker så klart ikke de aller fleste battericeller til stasjonær energilagring. Man bruker batterier spesifisert til 6.000-10.000 fulle sykluser.

On ‎11‎/‎21‎/‎2019 at 7:30 PM, sverreb said:

Det er fordi du er fastlåst i en use case som er designet for å favorisere batterier. Svinghjulsysttemer kan gjerne vare 20 år der batterier bare varer 1-2 år.  Drar du på mye mer tid er det andre faktorer som kommer inn og begrenser levetiden.

Use caset jeg vurderer er hurtiglading, som artikkelen omhandler.

Endret 23. november 2019 av Espen Hugaas Andersen

[sverreb]

9 hours ago, Espen Hugaas Andersen said:

Man bruker så klart ikke de aller fleste battericeller til stasjonær energilagring. Man bruker batterier spesifisert til 6.000-10.000 fulle sykluser.

Da er du mest sannsynlig på litium titanatceller. De er dyre, og neppe i noen videre utbredt produksjon.

[Espen Hugaas Andersen]

8 minutes ago, sverreb said:

Da er du mest sannsynlig på litium titanatceller. De er dyre, og neppe i noen videre utbredt produksjon.

Eller LFP, eller noen utgaver av NMC.

[sverreb]

1 hour ago, Espen Hugaas Andersen said:

Eller LFP, eller noen utgaver av NMC.

LFP: Kanskje i den nedre enden av den skalaen, men veldig kanskje. NMC: Det vil jeg se litteratur på.