SESAM

Schwungrad-Energiespeicher aus bruchfesten Magneten

Für einen Erfolg der Energiewende sind neue Konzepte und Technologien zur Energieerzeugung und -speicherung erforderlich. Nur wenn es gelingt, regenerative Energien kostengünstig in eine gleichmäßige Energieversorgung einzubinden und die Effizienz bestehender Anlagen zu steigern, können die gesteckten Ziele einer nachhaltigen Energiepolitik mit weiter wachsenden Anteilen regenerativer Energien gegenüber den konventionellen Energieträgern mittelfristig erreicht werden.

Ultraschnell drehende Schwungräder bieten vielfältige Möglichkeiten, die gesteckten Ziele zu erreichen, da sie überschüssige Energien schnell speichern und bei Bedarf auch entsprechend schnell wieder abgeben können. Durch die schnelle Ansprechzeit und die kurzen Be- und Entladezyklen bilden ultraschnell drehende Schwungrad-Energiespeicher einen unabdingbaren Beitrag zur Netzstabilisierung bei einem weiter zunehmenden Anteil fluktuierender Energieerzeugung durch regenerative Energien.

Mit dem Einsatz von Schwungrad-Energiespeichern können das An- und Abfahrverhalten von Kraftwerken und insbesondere auch von Windkraftanlagen effizient ausgeregelt und Energiespitzen damit vermieden werden. Insbesondere für Anlagen, die kurzzeitig einen extrem hohen Energiebedarf haben, wie z.B. bei Kränen, Nahverkehrszügen können kinetische Schwungräder mit kurzer Ansprechzeit die benötigte Energie schnell bereitstellen und zurückgewonnene Energie ebenso schnell wieder aufnehmen und stellen damit einen wichtigen Beitrag für eine effiziente Energieausnutzung dar. Mit ihrem vorteilhaften Einsatz zur Energiespeicherung im Sekundenbereich werden sie in Zukunft eine wichtige Funktion für eine rationelle und wirtschaftliche Stromnutzung übernehmen.

Das neuartige Motorkonzept dieses leistungsstärkeren Schwungrades sieht das Anbringen von Neodym-Eisen-Bor Magneten (Nd-Fe-B) in einem rotationssymmetrischen Hohlzylinders vor. Hinsichtlich Drehzahl und Speichermenge sind diese Speicher derzeit insbesondere durch die Festigkeit der Magnete im Antrieb begrenzt. Innerhalb des Projektes SESAM sollen deshalb neuartige Werkstoffmodifizierungen zur Erhöhung der mechanischen Eigenschaften von Nd-Fe-B Dauermagneten durch Änderung der Legierungszusammensetzung und der Oberflächenbeschaffenheit sowie durch Zusatz von Nanopartikeln, insbesondere Carbon Nanotubes, untersucht werden.

Die Fraunhofer-Einrichtung für Werkstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS bringt dabei ihre Expertise im Bereich Magnetentwicklung und Magnetherstellung in das Projekt ein. Die neue Pilotanlage für Sintermagnete wird verwendet um im Technikumsmaßstab neue Magnetlegierungen und Herstellungsverfahren zu erforschen und zu optimieren. Daneben wird auch das innovative Heißpressverfahren angewandt um alternative Herstellungsmethoden für die Fertigung bruchzäher Magnete zu evaluieren.

Das Projektteam besteht dabei weiterhin aus der Enrichment Technology Company Ltd., welcher ein Hersteller von Schwungrad-Energiespeichern ist. Das Institut für Werkstoffanwendungen im Maschinenbau der RWTH Aachen wird seine Expertise im Bereich Werkstoffcharakterisierung einbringen. Die Firma Zoz GmbH ist ein Anlagen- und Gerätehersteller und wird unter anderem als Hersteller nanostrukturierter Werkstoffe sowie für das Hochenergiemahlen am Projekt teilnehmen. Außerdem unterstützt die Firma BEC GmbH das Projektteam durch seine langjährige Erfahrung im Bereich gesinterter Nd-Fe-B Dauermagnete.

Am 01. April 2017 fiel der Startschuss für das neues Projekt SESAM – die Entwicklung bruchzäher Magnete für hocheffiziente Energiespeicher. Die Förderung des Vorhabens erfolgt über das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), die Laufzeit beträgt 3 Jahre.

Verbundpartner

RWTH Aachen (IWM) -Koordinator-
Institut für Werkstoffanwendungen im Maschinenbau
Augustinerbach 4, D-52062 Aachen
Tel.: +49 241 80-953 15
Fax: +49 241 80-922 66


Enrichment Technology Company Ltd. (ETC) -Verbundpartner-
Zweigniederlassung Deutschland
Stetternicher Staatsforst, D-52409 Jülich
Tel.: +49 2461 65 0
Fax: +49 2461 65 449


Zoz GmbH (ZOZ) -Verbundpartner-
Maltoz®-Straße, D-57482 Wenden
Tel.: +49 2762 9756-0
Fax: +49 2762 9756-7


BEC Gesellschaft für Produktmanagement mbH (BEC) -assoziierter Partner-
Zechenstraße 55, D-47443 Moers
Tel.: +49 2841 95 50 60
Fax: +49 2841 95 50 625