飛輪電池

飛輪電池是20世紀90年代提出的一種新概念電池。它打破了化學電池的局限，使用物理方法來結束能量儲存。

飛輪電池里有一個馬達。充電時，電機按電機方式工作。由外部電源驅動，電機帶動飛輪高速旋轉。電機在放電時，運行在發電機的狀態下，由飛輪驅動輸出電能，結束機械能(動能)向電能的轉換。當飛輪電池宣告充電時，飛輪速度逐漸下降，速度極高(最高可達200000r/min)。使用的軸承是非接觸式磁性軸承。據說飛輪電池的比能可達150Wh/kg，比功率可達5000-10000w/kg，使用壽命可達25年。它可以為電動汽車行駛500萬公里。美國飛輪系統公司已經成功地將一輛克萊斯勒LHS汽車改裝成一輛使用最新研發的飛輪電池的電動汽車，一次充電可以跑600公里，在6.5秒內從靜止加速到96公里/小時。

飛輪,能源存儲元素,已經使用了數千年,重要利用其慣性平衡速度和突破死點,因為他們的營業周期很短,每一個旋轉的時間是短暫的,在這么短的時間內,飛輪可以忽視的能源消耗。現在，假如你想用飛輪來平衡12到24小時的能量，飛輪本身是非常節能的。能耗重要來自軸承沖突和空氣阻力。人們已經改變了軸承結構，如滾動軸承的滑動軸承、液體動壓軸承、氣體動壓軸承等，以減少軸承的沖突力，通過真空的方式來減少空氣阻力，使軸承的沖突系數降低到10-3。即使在這個水平上，飛輪中25%的能量在一天內就會損耗掉，仍然不足以進行有效的存儲。

近年來飛輪儲能技術的突破性進展重要基于以下三個方面:一是高能永磁體和高溫超導體的出現;二是高強度纖維復合材料數據的介紹;三是電力電子技術的快速開放。

超導磁懸浮的工作原理是這樣的:當永磁體的一個磁極與超導體對準并靠近時，超導體上就會出現感應電流。電流出現的磁場正好與永磁體的磁場相反，所以兩者之間出現斥力。由于超導體的電阻為零，感應電流強度將持續存在。假如永磁體在垂直方向上靠近超導體，則永磁體將懸浮在其組成部分與斥力相等的位置，上下兩部分的左右干涉將受到抵制。當干擾力消除后，仍然可以恢復到原來的位置，形成穩定的磁懸浮。假如用永磁體代替下面的超導體，在水平方向上兩個永磁體之間也會出現斥力，所以永磁體懸浮是不穩定的。

利用超導特性，我們可以將具有一定質量的飛輪置于永磁體的頂部，飛輪可兼作電機轉子。當電機充電時，飛輪新增儲能，變壓器能量為機械能。當飛輪減速時，它可以釋放能量，將機械能轉化為電能。除了飛輪的質量(部件)外，飛輪儲能的大小也與飛輪上每個點的速度有關。因此，向前飛輪的速度比新增的質量更加有用。然而，飛輪的速度受到飛輪本身數據的限制。速度過高時，飛輪可能會被強大的離心力撕裂。因此，選用高強度、低密度、高強度的復合纖維飛輪來儲存更多的能量。現在使用的碳纖維復合材料可以以每秒1000米的線性速度前進，比子彈還快。正是由于高強度復合材料的出現，飛輪儲能才進入了實用階段。