Renewables could be the primary source of world if someone could solve the storage problem how to store lots of electricity cheaply on a wide scale? 電池は高すぎるし、十分に長持ちしない。 揚水発電は安価だが、ほとんどの場所で実現不可能である。 熱貯蔵は有望だが、まだ高価であり、規模を拡大するのが難しい。 圧縮空気は安価で拡張性があるが、まだ十分な効率はない（ただし、ピーター・ティール、ヴィノルド・コスラ、ビル・ゲイツが出資する新会社ライトセイルは、この状況を変えたいと考えている）。 フライホイールについてはどうだろうか？ 最大手のBeacon Powerは2011年に倒産しました。
しかしながら、フライホイールは第二の人生を歩んでいるかもしれません。 シリコンバレーの発明家 Bill Gray 氏は、分散型で拡張性の高いストレージを 1 キロワットあたり約 1,333 ドルで提供する新しいフライホイール設計を行い、揚水発電や圧縮空気と価格競争力を持つようにしました。 このフライホイールは、80％以上の効率で、最高の蓄電池に匹敵し、10年間の保証付きです。 そして、太陽光発電システムを備えたオフグリッド住宅を完璧に補完し、ほとんどの太陽光発電システムの充電時間内である5時間でフル充電でき、15キロワット時の電力を蓄えることができるのです。 彼は現在、Kickstarter キャンペーンでプロトタイプの資金を集めています。
Velkess は、回転する塊の自然な「ぐらつき」をうまく管理することにより、従来のフライホイールを改良しています。 従来のフライホイールは、エンジニアがホイールの自然な回転軸を発電機の望ましい回転に合わせるため、非常に高価なものになっていました。 そのため、非常に高価な磁石やベアリング、高精度なエンジニアリング、高級炭素繊維や高剛性鋼などの素材を用いて、ホイールの自然なふらつきを最小限に抑えようと常に奮闘している。 Beacon のグリッド ストレージ用フライホイールのコストは、1 メガワット時あたりなんと 300 万ドルでした。
Gray は、ぐらつきに対抗する代わりに、ジャイロスコープが機能するのと同じ概念であるジンバル内にホイールを吊り下げて、その方向を変更しました。
Velkess のジンバルは非対称なので、フライホイールの軸とブラシレス誘導型 DC モーターを駆動するローターの軸という 2 つの回転軸は、同じ平面上になく、異なる周波数の周期を持つことになります。 このため、従来のフライホイールでは制御が難しかった共振の影響を抑えることができる（片方の平面で共振した外乱は、デバイスが破壊されるまで強まる可能性がある）。 ジンバルでは、一方の平面で発生した共振を、同じ周波数で非共振であるもう一方の平面に変換する。 そのため、装置を作るのに必要な工学的公差は非常に緩く、約 16 分の 1 インチです。
Gray は、フライホイール、機械の振動、ローターの力学について幅広い研究を行った機械エンジニア、John Vance（テキサス A&M 大学元教授）の先駆的研究に依存しています。 グレイは材料費も削減した。 高価なスチールやカーボンファイバーでホイールを作る代わりに、グレイはシャワードアや釣り竿などに使われるのと同じ、安価な「Eガラス」グレードのファイバーグラスで作ったのだ。 グラスファイバーははるかに柔軟な素材なので、回転速度が変化すると、スチールやカーボンファイバーよりも反りや揺れが大きくなります。
Gray 氏は、他のフライホイール メーカーが密度と発電能力の向上に注力しているときに、ストレージの資本コストを下げることに注力した結果、成果が出たようです。 Velkessは、メガワット時あたり30万ドル、つまりBeaconユニットの約10分の1のコストで電気を蓄えることができると、Gray氏は言います。 「Vance 氏は Velkess について、「このコンセプトが評判になっているのを見るのはうれしいです。 フライホイールは何千本もの繊維の束ですから、もし1本の繊維が切れても、ホイールの残りの部分に直接ストレスがかかって壊れるのではなく、束の中からくねくねと出ていくだけです。
ベアリングについては、Velkessはステンレス鋼の軌道を走る「アンギュラコンタクトセラミックハイブリッド」（窒化ケイ素）ボールベアリングを使用しており、ベアリングとスラスト荷重は両方とも磁石で浮いている状態です。 ベアリングが故障し始めたら、発生する熱を単純な温度センサーで早期に検出できます。
いずれのタイプの故障も、壊滅的な事態になるずっと前に簡単に検出でき、デバイスが警告を発してシャットダウンの引き金を引くことができます。 オフグリッドのシャットダウンでは、デバイスは回転して停止するまで熱風を放出します。これは、1,500ワットのヘアドライヤーを10時間稼働させるのとほぼ同じです。 オングリッド・アプリケーションでは、単に電力をグリッドに捨てることができます。
デバイス全体は真空封止されたスチール・ボックスに収められており、家庭用冷蔵庫とほぼ同じ面積で、少し短いだけです。 フライホイール自体は、高さと直径が約 66 x 66 センチで、重さは約 340 キログラムです。
27 アンペアで最大 3 キロボルトの連続出力を提供するように最適化されますが、ウォーター ポンプや丸ノコのように大量に消費する電気機器が起動するときに生じる高い「バースト」電力負荷にも対応可能です。 このユニットは、フライホイールが毎分9,000回転の「完全放電」速度まで回転するまで、3キロワットまでの任意の速度で放電できます。
Gray は、まず48ボルトのオフグリッド住宅市場をターゲットとし、Velkess は通常の48ボルト電池システムのドロップイン交換となるようにするつもりです。 その後、240 ボルトの住宅および小規模な商業市場をターゲットとし、グリッドがダウンしたときに、Velkess がグリッド接続された太陽光発電システムのバックアップを提供できるようにします。 最終的には、600 ボルトの公益事業規模の太陽光発電市場に参入したいと考えています。
Velkess は、Beacon がいくつかの点で失敗したときに成功する可能性があります。 後者の装置は、ほとんどの競争相手と同様に、非常に短時間に大量の電力を放電することしかできなかったが、グレイの装置はその逆である。 グレイ社はその逆で、何時間でも必要なだけゆっくり放電することができる。 また、Beacon 社のシステムが非常に高価であったため、産業用途でしか意味をなさなかったのに対し、Gray 社のシステムは住宅や小規模な商業市場で十分な経済的意味をなすほど安価になります。 ボストンに拠点を置く Lux Research 社のアナリストによると、エネルギー貯蔵サービスは 2017 年までに世界で 315 億ドルの市場になる可能性があるとのことです。 Velkessのプロトタイプが宣伝された価格と性能で製造されれば、その市場の大きな部分を占め、再生可能エネルギーの断続性の問題を一挙に解決することができます
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