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Schwungrad

Seit etwa 6.000 Jahren setzt der Mensch das Prinzip des Schwungrades ein. Zuerst in Form der Spindel beim Spinnen und als Töpferscheibe beim Töpfern. Als Teil von Maschinen fand das Schwungrad dann im Mittelalter Verwendung. Mit dem Zeitalter der Industrialisierung diente das Schwungrad in Dampfmaschinen und Verbrennungsmotoren zum Ausgleich des nicht konstanten Drehmoments. Heute wird versucht, Schwungräder als Energiespeicher in Autos zu nutzen.

Schwungräder
Zahnrad-Antrieb - annekarenrasch - Fotolia.com

Das Prinzip des Schwungrads als Energiespeicher

Wird ein Schwungrad in Bewegung versetzt, gibt es rotierend die aufgewendete Energie wieder ab. Als Kurzzeitspeicher zeigt das Schwungrad seine besondere Stärke. Es gewährt sehr kurze Zugriffszeiten und einen guten Wirkungsgrad. Weitere Vorteile sind niedrige Betriebskosten, die Umweltverträglichkeit und die erreichbare Tiefenladung. Einer der größten Nachteile des Schwungrads ist der Reibungswiderstand. Durch Luftwiderstand und die Reibung des Lagers kann innerhalb einer Stunde ein Energieverlust von 50 % entstehen. Je niedriger der Reibungswiderstand, desto geringer ist dabei der Energieverlust. Weitere Nachteile sind Größe und Gewicht von Schwungrädern.

Moderne Schwungräder

Aufgrund der genannten Nachteile versucht die Forschung den Reibungswiderstand, das Gewicht und die Größe von Schwungrädern zu verringern. So wird heute der Reibungswiderstand durch ein Vakuumgehäuse und moderne Lager erheblich gesenkt. Die Selbstentladung konnte durch diese Innovationen auf 0,1 bis 10 % gesenkt werden. Moderne leichte Materialien erlauben es inzwischen, auch die Größe und das Gewicht eines Schwungrads zu senken. Natürlich steigen durch moderne Technik und Materialien auch die Herstellungskosten eines Schwungrads. Ein weiteres Problem ergibt sich beim Einsatz von Schwungrädern in Fahrzeugen: Die Drehachse des Schwungrads benötigt Schutz, damit die wirkenden Kräfte sie nicht verändern. Dies kann sich wiederum auf das Fahrverhalten des Fahrzeuges auswirken und insgesamt das Gewicht erhöhen.

Das Schwungrad im Auto

Trotz all dieser Probleme bleibt das Schwungrad eine interessante Möglichkeit zur Energiespeicherung. Heute experimentiert man in der Automobilindustrie vor allem mit Schwungrädern in Hybridmotoren. Dabei nutzt man sie vor allem in der Bremsenergie-Rückgewinnung (Rekuperation). Die auf diese Weise ausgestatteten Fahrzeuge können einen erheblichen Teil der Bremsenergie zurückgewinnen und sparen so vor allem im Stadtverkehr Energie.

Die Zukunft des Schwungrads

Mit weiterer technologischer Entwicklung ist das Schwungrad, innerhalb seiner spezifischen Grenzen, ein wichtiger Beitrag zu mehr Umweltverträglichkeit. Sollten in der Zukunft das Gewicht und die Kosten von Schwungrädern weiter abnehmen, werden sie eine wichtige Komponente zur Energiespeicherung in Fahrzeugen sein.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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Quelle: Wikipedia
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