Buch der Synergie
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TEIL C
Speicher für mechanische Energie im Nahverkehr
Erstmals 1986 in russisch erschienen, und kurz vor dem Zusammenbruch der ehemaligen DDR ins Deutsche übersetzt, gibt es von Nurbej Vladimirovic Gulia, einem Fachmann für die Speicherung von Energie mittels Schwungrädern, das Buch ‚Der Energiekonserve auf der Spur’, in welchem er seine jahrzehntelange Arbeit an der Entwicklung effektiver Schwungrad-Speicher beschreibt. Er berichtet auch über verschiedene historische russische Projekte mit Schwungradspeichern, so den Dreirad-Personenwagen mit Tretantrieb und Schwungradspeicher des russischen Mechanikers I. P. Kulibin aus dem Jahre 1791, vom dem sich ein Modell im Maßstab 1:5 im Polytechnischen Museum in Moskau befindet, und dessen originales Schwungrad einen Durchmesser von ca. 150 cm bessen hat, bei einer Masse von 50 kg.
Um 1860 beschäftigt sich der russische Ingenieur-Leutnant Z. Schuberski mit dem Einsatz von Schwungrädern im Verkehrswesen. Dabei geht es um den Einsatz von sechs großen Schwungrädern aus Eisen (Durchmesser 3,6 m, Gewicht jeweils 5 t) in einem Schienenfahrzeug, welches bei Gefälle-Fahrten gebremst wird, wobei die überschüssige Energie gespeichert wird um bei ansteigenden Strecken genutzt zu werden.
1905 erhält der Engländer F. Lanchester ein Patent für einen Schwungrad-Motor. Sein System besteht aus zwei sich gegenläufug drehenden Schwungrädern, die an den Endhaltestellen mittels ortsfesten Antriebsmotoren oder eines eingebauten Elektromotors aufgeladen werden.
Gulia erwähnt auch das ,Gyroauto’ des russischen Ingenieurs P. Schilowski aus dem Jahr 1914, das in London ausgestellt wird und dort großes Interesse weckt. Schirinowskis Auto hat nämlich wie ein Fahrrad nur zwei Räder, hält sich jedoch ohne jegliche Abstützung in stabiler Lage, selbst wenn sich alle Fahrgäste auf die gleiche Seite setzten. Die Stabilität erlangt das Fahrzeug infolge des Kreiseleffekts seines Schwungrads.
Ein ähnliches Fahrzeug wird erst wieder 1961 von Ford unter dem Namen ,Gyron’ auf der Detroit Auto Show gezeigt, geht jedoch nie in Produktion. Es besitzt zwei Schwungräder, die ihm seine Stabilität verleihen.
Guila berichtet weiter über die sowjetische Schwungrad-Lokomotive für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bergwerken, deren Schwungrad eine Masse von 1,5 t hat, welche die Lokomotive mit angehängten Förderwagen nach einmaligem ‚Aufziehen’ mehrere Kilometer weit bewegen kann, sowie über den Schwungradspeicher des Technikers A. G. Ufimzew von 1924, den dieser für ein Windkraftwerk bei Kursk baut. Dessen Schwungrad mit einem Gewicht von 230 kg kann sich ohne Nachladen ungefähr 14 Stunden lang drehen und ist nach dem Aufladen in der Lage, mehrere elektrische Glühlampen eine Stunde lang mit Strom zu versorgen.
Ufimzew hat das Patent für seinen ‚Trägheitskraft-Akkumulator’ bereits 1918 erhalten und vorgeschlagen, den Antrieb in die Straßenbahnen seiner Heimatstadt Kursk einzubauen. Leider führt Gulia keinerlei Quellen an, die man hätte weiter recherchieren können.
An dieser Stelle begegnet uns auch die Wiederverwertung der Bremsenergie. So fahren zum Beispiel in New York seit längerem schon zwei Untergrundbahnen mit Schwungradenergie. Die Schwungräder laden sich bei jedem Bremsen wieder auf und geben ihre Energie beim Anfahren wieder an die Treibräder ab.
Ähnlich funktionieren auch die in den 1950er Jahren in Dienst gestellten ‚Gyrobusse’, welche die Maschinenfabrik Oerlikon in der Schweiz gebaut hat und deren 1,5 t schweren Schwungräder aus Massivstahl bei eine Drehzahl von 3.000 U/min. einen Speicherinhalt von 9,15 kWh besitzen. Das Schwungrad läuft zur Verringerung der Luftreibungsverluste in einer Wasserstoffatmosphäre. Ein derartiger Bus hat damit eine Reichweite von 6 km, erst dann hat sich die Umdrehungszahl soweit vermindert, daß das Schwungrad elektrisch wieder aufgeladen werden muß. Dies kann an den Haltestellen über einen 380 V Netzabnehmer auf dem Busdach automatisch geschehen. Die Busse werden in Zürich eingesetzt, durch den später billig gewordenen Dieseltreibstoff allerdings 1969 wieder aus dem Verkehr gezogen. Inzwischen hat das Bergwerksmuseum Gonzen in Sargans, Kantor St. Gallen, die letzte existierende Grubenlok mit einem Stahlschwungrad, ebenfalls 1950 von Oerlikon gebaut, wieder hergestellt. Das Schwungradsystem wurde damals als ‚Elektrogyro’ bezeichnet, in Bussen und Lokomotiven eingebaut und weltweit exportiert.
Die Firma MFO nimmt ihrerseits eine Werkslokomotive mit Schwungradenergiespeicherung in Gebrauch – allerdings springt diese, den Beharrungskräften folgend, oftmals aus den Schienen. An diesem Beispiel zeigt sich auch eine grundlegende Schwierigkeit der Schwungradspeicher bzw. der Auswirkungen der Beharrungskräfte rotierender Schwungmassen.
Besonders in Amerika wird auf dem Sektor der Schwungmassen-Energiespeicherung intensiv geforscht. Die Firmen Garret und General Electric entwickeln bereits Ende der siebziger Jahre Schwungradenergiespeicheranlagen mit Stahlschwungrädern zur Rückgewinnung von Bremsenergie für den mobilen Einsatz. Den Anlagen ist gemeinsam, daß die Schwungräder aus mehreren dünnen Scheiben zusammengesetzt sind.
Lockheed Missiles & Space Comp. stellt außerdem ein kombiniertes Benzinmotor/Schwungrad-Auto vor. Mit diesem Trick gelingt es, auch einen großen Wagen mit einem verhältnismäßig schwachen Motor anzutreiben, indem die im Schwungradspeicher vorhandene mechanische Energie für Spitzenleistungen (Start, Bergfahrt, Überholen usw.) genutzt wird, während das Schwungrad in Zeiten ausgeglichener Fahrt wieder aufgeladen wird. Die Schwungmasse ist übrigens bei diesem Fahrzeug zwischen Motor und Getriebe angeordnet und die Konstrukteure sprechen von einer erreichbaren Beschleunigung von 0 bis 130 km/h in nur 10 Sekunden! Bei dem Konzept ist auch wichtig, daß sich die Bremsenergie zurückgewinnen läßt und dem Schwungrad zugeführt wird. Die neuen Fiber-Kombinationen bei der Schwungradherstellung lassen es als möglich erscheinen, daß früher oder später reine Schwungrad-Autos gebaut werden können, die mit einem elektrischen Motor/Generator versehen sind, wobei das Fahrzeug vor Antritt der Fahrt aus dem elektrischen Netz aufgeladen wird.
In den USA entwickelt die Boeing Vertol Company 1974 im Auftrag des Verkehrsministeriums ein modernes Kreiselsystem für Schnellbahnen, das magnetisch gelagert und in einer Vakuumkammer eingesiegelt ist. Der ‚Advanced Concept Train’ wird 1975 probegefahren.
Der Physiker Richard F. Post an der University of California und sein damals noch studierender Sohn Stephen schlagen die Umsetzung der Rotoren-Technologie als Variante zum Elektroauto mit Batterie-Speicher vor, denn (leichte) Faserverbund-Materialien machen es nun möglich, Kraftfahrzeuge über Schwungräder anzutreiben. Man kommt mit den leichtesten Werkstoffen sogar weiter, wenn sie nur zäh genug sind, denn was an Masse fehlt, wird durch höhere Drehzahlen mehr als wettgemacht.
Der Fahrer bringt das Schwungrad seines Elektromobils an einer Strom-Tankstelle auf Touren. Ein Wagen, der auf diese Weise 30 kWh elektrischer Energie speichert, ist überaus spurtstark und kommt mit Tempo 100 rund 320 km weit. Im Stadtverkehr ließe sich ein Großteil der beim Bremsen verlorengehenden Energie wieder zum Beschleunigen des Schwungrades nutzen.
Auch wenn der Wagen steht, verliert er kaum schneller Rotationsenergie, als Benzin aus dem Tank verdunstet. Die magnetisch gelagerte und vakuumversiegelte Schwungscheibe kann leicht mehrere Monate lang laufen. Man könnte das Auto daher während des Sommerurlaubs am Flughafen parken, und nach der Rückkehr hätte das Schwungrad noch genügend Kraft für die Heimfahrt.
Die US-Firmen Lears Motors und American Flywheel Systems in Südkalifornien erhalten von der Regierung einen 4,5 Millionen-Dollar-Auftrag mit der Auflage, bis 1978 ein mit zwei Schwungrädern versehenes Auto zu konstruieren. Das Fahrzeug soll – mit Haushaltsstrom aufgeladen – eine durchschnittliche Geschwindigkeit von 90 km/h und eine Spitzengeschwindigkeit von 160 km/h erreichen und dabei eine Reichweite von 80 km haben. Das Konzept der zwei Schwungscheiben zielt darauf ab, den einseitig ziehenden Kräften im Fahrzeug entgegenzuwirken, die bei der Nutzung nur einer Schwungscheibe unweigerlich auftreten. Der Schwungradspeicher soll rund 5.500 $ kosten und in ein Fahrzeug von GM eingebaut werden.
Die Garrett Corp. arbeitet dagegen mit Schwungmassen aus Kevlar, denn die hieraus hergestellten Schwungräder können bei gleicher Kapazität wie konventionelle Typen wesentlich kleiner, leichter und schneller sein als diese. Das Kevlarrad von Garrett rotiert mit 25.000 U/min, es wird durch einen eigenen Elektromotor vor dem Start auf Schwung gebracht. Das Fahrzeug besitzt außerdem einen kompletten Satz Bleibatterien, aus denen der elektrische Fahrmotor während der Fahrt seine Kraft bezieht. Erst wenn dieser Motor zusätzliche Energieleistungen braucht, beim Anfahren und Überholen z.B., schaltet eine Elektronik die sich auf Abruf befindliche ‚Kreiselkraft’ hinzu. Das Auto hat als Viersitzer immerhin eine Reichweite von 136 km, was weitaus mehr ist, als bei allen anderen bislang gebauten Schwungradwagen. Allerdings ist auch das ganze Fahrzeugkonzept angepaßt, die Limousine besteht fast nur aus Kunststoff, um Gewicht zu sparen. Die integrierten Bleiakkumulatoren – es sind 18 Stück – liefern 108 Volt.
Das Unternehmen, welches das Konzept der Schwungrad-U-Bahn in New York entwickelt hat, setzt sein System 1985 auch bei New Yorker Bussen ein. Die Fahrzeuge bekommen 340 kg schwere Schwungräder, welche durch eine kurze elektrische Oberleitung am Streckenanfang innerhalb von nur 90 Sekunden vollständig aufgeladen werden. Bei der maximalen Drehzahl von 16.000 U/min speichert das Rad 16 kW/h, was ausreicht, um mit Tempo 95 sechs bis acht Kilometer weit zu fahren. Die Beschleunigung auf 48 km/h erfolgt in 10 Sekunden. Gegenüber normalen Motorbussen sollen die Schwungrad-Busse sogar um 25 % billiger sein.
Auch in Deutschland experimentiert man mit der Schwungradenergiespeicherung. Professor Jürgen Helling und seine Kollegen am Institut für Kraftfahrwesen der TH Aachen kombinieren bereits 1974 einen Verbrennungs- und einen Elektromotor mit einem Schwungrad und bauen das Ganze zum Test in einen VW-Transporter ein. An dem Konzept eines neuen Gyro-Bus arbeitet eine aus den Firmen Daimler Benz, MAN, Bosch und den Instituten für Kraftfahrzeugwesen der TH Aachen und für Fahrzeugtechnik der TU Berlin gebildete Arbeitsgemeinschaft. Das neue Konzept, das dem Schweizer Gyro-Bus ähnelt, vermeidet ebenfalls, sich nur auf eine einzige Antriebs- bzw. Speichermethode zu beschränken.
MAN entwirft bereits 1978 im Auftrag des BMFT eine stationäre Schwungradenergiespeicheranlage, die zur Bremsenergiespeicherung an einer Gefällestrecke der Stuttgarter S-Bahn konzipiert wird. Das um eine Vertikalachse rotierende Schwungrad ist als Stahlscheibe gleicher Festigkeit mit äußerem Kranz bei einer Masse von 5 t ausgelegt. Seine Höchstdrehzahl beträgt 2.800 U/min in einer Luftatmosphäre mit einem Druck von 10 Millibar. Die MAN-Anlage wird jedoch nicht realisiert, so daß auch keine Betriebserfahrungen vor liegen.
Einen Verbund von Elektro- und Verbrennungsmotor mit zwischengeschaltetem Schwungrad erprobt Mitte 1984 die Universität Kaiserslautern. Während der eingesetzte PKW mit Dieseltreibstoff läuft, wird gleichzeitig das Schwungrad angetrieben. Im Leerlauf und bei Null-Leistungszuständen wird der Motor abgeschaltet, kann aber durch das Schwungrad jederzeit schnell wieder gestartet werden. Besonders im Stadtverkehr reduziert diese Methode den Treibstoffverbrauch auf rund 3 Liter pro 100 km.
Gulia beschreibt 1986 in seinem o.g. Buch ein ‚Superschwungrad’, das er im kleinen Maßstab schon erfolgreich erprobt hat. Es besteht nicht aus massivem Material, sondern z.B. aus einem hochfesten Stahlband, das zu einer Scheibe gewickelt wird. Damit kann es höhere Belastungen aushalten und wäre auch beim Bersten weniger gefährlich. Denn besser als durch mehr Masse läßt sich die Leistung von Schwungscheiben durch Tempo steigern: Die gespeicherte Energie wächst im Quadrat der Umlaufgeschwindigkeit: verdoppelt sich also die Drehzahl, dann vervierfacht sich die Energie; bei dreifacher Drehzahl verneunfacht sich die gespeicherte Energie. Außerdem denkt Gulia an eine magnetische Aufhängung des Schwungrads im luftleeren, reibungslosen Raum.
Umgesetzt hat er seine Innovation bei einem Go-Kart, für den er einen hybriden Antrieb entwickelt hat, bei dem das Schwungrad periodisch durch den Motor einer Elektrosäge nachgeladen wird.
Die Firma Magnet-Motor in Starnberg entwickelt den ‚Magnetdynamischen Speicher’, ein Hohlzylinderschwungrad aus glasfaserverstärktem Kunststoff, in dessen Inneren eine Permanentmagnetmaschine integriert ist. Die Rotormasse wird durch eine magnetische Lagerentlastung weitgehend getragen, und dei einer Drehzahl von 11.000 U/min enthält der Speicher eine Energie von 2,75 kWh. Er wird 1988 in Nahverkehrsbussen von MAN und Neoplan von den Münchner Stadtwerken getestet.
Ein weiteres System wird an der ETH Zürich am Institut für Elektrische Maschinen entwickelt. Durch die Rückgewinnung der Bremsenergie (z.B. bei Ampelstops) ermöglicht ein Schwungrad von nur 4 kg, beim Starten die volle Beschleunigung für 10 Sekunden zu nutzen, obwohl im Grunde nur 80 W/h gespeichert werden. Da hierbei in kurzer Zeit hohe Leistungen aufgenommen und wieder abgegeben werden, wird das Schwungrad neben einer selbstzentrierenden Nabe auch mit einem neuen Wickelverfahren für Fasergewebebänder hergestellt, bei dem Unwuchtprobleme weitgehend eliminiert werden können.
Mitsubishi baut 1981 und 1988 zwei Schwungradspeicheranlagen, die zur Spannungsstabilisierung und Bremsenergierückgewinnung an einer Eisenbahnstrecke eingesetzt werden.
Auf Basis des Chrysler New Yorker entwickelt 1994 die Firma American Flywheel Systems (AFS) den Prototyp ‚AFS 20’, ein Elektromobil, das mit zwei gegenläufig rotierenden Schwungscheiben zur Energiespeicherung (s.d.) ausgestattet ist, die mit bis zu 200.000 Umdrehungen pro Minute rotieren. Der Wagen hat einen 136 PS Elektromotor, wiegt 1.530 kg, besitzt eine Reichweite von 600 km, und die Ladezeit beträgt 6 Stunden.
Auch beim 24-Stunden-Rennen von Le Mans will Chrysler Furore machen – mit einem 320 km/h schnellen Renner, dessen Flüssiggasturbine aus Keramik und Titan – eine Spezialanfertigung von lediglich 84,5 kg Gewicht und bis zu 100.000 Umdrehungen pro Minute – über einen Generator den 700 PS Elektromotor versorgt, der das Fahrzeug antreibt. Der ‚Chrysler Patriot’ verfügt zusätzlich über eine Karbon-Schwungscheibe von 61 kg, welche die entstehende Bremsenergie für Beschleunigungsvorgänge zwischenspeichert. Der Rennwagen solle eigentlich 1995 schon Rennen fahren, doch trotz mehrerer Anläufe gelingt es nicht, für die hochdrehende Schwungscheibe einen ausreichen sicheren Käfig zu bauen – und nachdem es sogar einen Unfall mit Todesfolge gibt, stellt Chrysler dieses Projekt ein, ohne daß der Wagen jemals zum Einsatz gekommen ist.
An der TU Berlin besteht seit 1995 eine Projektwerkstatt, die sich ebenfalls mit dieser Technologie beschäftigt, wobei die Versuchsanlage mit nur 50 Wh allerdings ziemlich klein ist. Dafür werden Drehzahlen bis 100.000 U/min erreicht – allerdings nur mit hochfesten Faserverbundwerkstoffen.
Ein Schwungradspeicher in Glockenform, der an einen Brummkreisel erinnert, wird 1998/1999 von dem Unternehmen WTZ für Motoren und Maschinenforschung in Rosslau, Sachsen-Anhalt, entwickelt und patentiert. Der Prototyp dieses Energiespeichers kann 60 kW bis 300 kW für 15 bis 60 Sekunden aufnehmen und soll in erster Linie Bremsenergie aufnehmen.
Im Jahr 2006 ist auf der Homepage des Unternehmens allerdings nichts darüber zu finden, was sich durch die zwischenzeitliche Ausgründung des Bereichs Energiesysteme zum eigenstämdigen Unternehmen rosseta Technik GmbH begründet (s.u.).
Ebenfalls 1998 stellt die Universität Kaiserslautern einen Elektromotor mit Schwungradspeicher vor, der den Brennstoffverbrauch von Fahrzeugen um über 50 % senken kann. Bis dahin hatte ein damit ausgerüsteter Testwagen innerhalb von sechs Jahren rund 100.000 km zurückgelegt.
Die wichtigsten Arbeiten auf dem Sektor der Schwungscheiben-Energiespeicherung konzentrieren sich inzwischen auf die Entwicklung neuer Materialien mit besonders hoher Zerreißfestigkeit. Es geht im Prinzip darum, möglichst große Energiemengen in möglichst leichten Schwungmassen unterzubringen. Der Einsatz von Fibermaterialien (DuPonts PRD 49, Fuses Silica, usw.) erlauben es, die Speicherkapazität dank höherer erreichbarer Umdrehungszahlen um bis zu 1.000 % zu steigern. Während Stahlräder von 1.000 kg Gewicht mit Geschwindigkeiten zwischen 1.500 U/min und 3.000 U/min rotieren, erreichen vom Energieinhalt gleichwertige Faserverbund-Räder mit sogar kleineren Durchmessern und nur 10 kg Gewicht Drehzahlen von 12.000 U/min bis 24.000 U/min.
Bei sehr hohen Geschwindigkeiten, etwa ab Umfangsgeschwindigkeiten von 500 m/s, ist die Luftreibung jedoch schon so bedeutend, daß das Rad im Vakuum oder in mit Wasserstoff gefüllten Unterdruckkammern rotieren muß.
Eine andere Entwicklungslinie betrifft neue Schwungradkonstruktionen wie z.B. das Fiberspeichen-Schwungrad ohne Ring, das an der John-Hopkins-Universität entwickelt wird, oder gar Räder, die aus vielen konzentrischen Ringen bestehen, die ineinander, durch elastische Zwischenlager getrennt, auf ein und derselben Achse angeordnet sind. Dabei werden in zunehmendem Abstand vom Zentrum immer leichtere Materialien verwendet. Bei der Fibertechnologie (zumeist Quarzfasern) ist außerdem die hohe Unfallgefährdung bei den hohen Umdrehungszahlen stark reduziert, was dadurch zustande kommt, daß sie – im Gegensatz zu Stahlrädern – bei ihrer Zerstörung nicht bersten, sondern einfach nur zerfasern oder sich sogar pulverisieren, falls es zur ‚Selbstdemontage’ kommt, wobei bis zu 95 % der gespeicherten Energie in Wärme umgesetzt wird. Außerdem erreichen die Kunstfaserverbundrotoren Energiedichten von bis zu 49 Wh/kg, während die Dichte bei Stahlrotoren zwischen 8 Wh/kg und maximal 26 Wh/kg beträgt. Inzwischen experimentiert man auch mit Diamantfasern als Schwungrad-Material.
An der TU Braunschweig werden in Zusammenarbeit mit der DVLR Forschungen bezüglich der Verwendung der hochfesten Polyamidfaser Kevlar 49 angestellt, die auch von der DFG gefördert werden. Das Ziel ist die Entwicklung eines Schwungradspeichers mit einer Energiedichte von 56 Wh/kg. Wesentlich für die Weiterentwicklung ist aber auch ein ganz neuer Motortypus, die Reluktanzmaschine, die sich optimal als reaktionsschneller und verlustarmer Energiewandler für Schwungräder eignet (Stand 2004).
Ein Feldtest läuft in Braunschweig: Die Bahnen der Linie 2 bremsen mit ihren Elektromotoren. Dabei wandeln sie die Bewegungsenergie in elektrischen Strom um und bringen dabei den Zug zum Stehen. Falls gerade keine andere Bahn die Energie braucht, wird eine drei Tonnen schwere Stahlscheibe im Betriebshof Leinhausen mit dem Strom in Rotation versetzt. Das Schwungrad treibt bei Bedarf einen Generator an, wobei die Vorrichtung etwa so viel Strom spart, wie 100 Vier-Personen-Haushalte verbrauchen (Stand 2006).
Auf der Hannover-Messe 2004 stellt die erst 2002 gegründete und sehr innovative Firma rosseta Technik GmbH Schwungrad-Energiespeicher vor, deren Kohlefaser-Schwungrad im Vakuum mit 25.000 Umdrehungen/Minute rotiert. Der Rand der 70-Zentimeter-Scheibe bewegt sich bei dieser Drehzahl mit dreifacher Schallgeschwindigkeit.
Die Speicher können innerhalb von 30 Sekunden 350 kW aufnehmen oder abgeben und solle in erster Linie zur Speicherung der Bremsenergie von Schienenfahrzeugen dienen. Das Unternehmen bietet zwei Modelle an: Der T 1 mit einer maximalen Leistung von 150 kW und einem Gewicht von 800 kg (davon wiegt des Schwungradsystem alleine 540 kg), sowie den T 2 mit 350 kW und 1.200 kg (Schwungradsystem: 650 kg).
Der Prototyp des Speichers T 1 wird im Jahr 2002 aufgebaut und verkauft. Ein zweites System mit weiterentwickelten Komponenten wird 2003 entwickelt. Ab Januar 2004 läuft dieses System im Labor des Unternehmens in der Dauerlauferprobung. Der erste Prototyp des Speichers T 2 wird im Herbst 2003 hergestellt, für seine Erprobung wird der Zeitraum bis Ende 2004 vorgesehen.
Aufgebaut hat die rosseta Technik GmbH dabei auf den Grundlagenforschungen an Faserverbund-Schwungrädern, die 1995 mit einem ersten BMWi-Forschungsprojekt im Wissenschaftlich-Technischen Zentrum für Motoren- und Maschinenforschung (WTZ Roßlau) begonnen haben. Zwischen 1997 und 1999 wurden dort drei Experimentalsysteme mit Schwungrädern für 60 kW und 2 kWh aufgebaut und erprobt, bei Dauerlaufversuchen wurden allerdings Lager und Wellen zu heiß.
In der dritten Etappe bis 2001 wurde gemeinsam mit der ALSTOM LHB GmbH versucht, zwei Schwungradsysteme für einen Nahverkehrszug aufzubauen. Innerhalb von 12 Monaten wurden drei Prototypen für 350 kW und 6 kWh aufgebaut. Der erreichte Stand war jedoch für einen Dauereinsatz im Zug noch nicht ausreichend. In der letzten Etappe der Schwungradentwicklung im WTZ Roßlau wurden die gesammelten Erkenntnisse in einem Schwungradsystem für 150 kW und 2 kWh angewendet, wobei es auch endlich gelang, zu einer stabilen Dauerlauffunktion zu kommen. Nach Erfahrungen der rosseta Technik GmbH beträgt die Selbstentladung der Schwungradspeicher rund 50 % innerhalb von 2 bis 4 Stunden.
Die bisherigen Erfahrungen mit Schwungrad- oder Schwungmassenspeichersystemen sind vielversprechend. Nach dem Stand von 2003 sind Energiedichten bis 500 kWs/kg und Leistungen bis 50 MW erreichbar, die Lebensdauer-Zyklenzahl beträgt ca. 1 Million und die Energieeffizienz 90 % bis 95 %. Die als Zielwert genannten Kosten belaufen sich auf 1 T€/kWh Speicherkapazität.
Im Oktober 2007 meldet die Presse, daß die neuen kleineren und schnelleren Energie-Rückgewinnungs-Schwungscheiben des britischen Unternehmens Flybrid Systems LLP aus Northamptonshire die angesetzten Formel-Eins-Crashtests am Cranfield Impact Centre erfolgreich bestanden haben. Das Flybrid kinetic energy recovery system (KERS), dessen Scheiben weniger als 5 kg wiegen und mit einer Geschwindigkeit über 60.000 U/min. rotieren, ist mit einem stufenlosen Getriebe von Torotrak Plc und Xtrac ausgestattet.
(PPM)
In den britischen West Midlands sollen noch vor Ende 2008 zwei Hybrid-Leichttriebwagen mit einem Schwungrad-Energiespeicher zur Rückgewinnung von Bremsenergie ausgestattet werden. Die Wagen, die auf der Linie zwischen Stourbridge Junction und Stourbridge Town eingesetzt werden, stammen von dem 1992 gegründeten Unternehmen Parry People Movers Ltd. (PPML) und ersetzen die bisherigen Diesel-betriebenen Züge. Gebaut werden die neuen PPM 60 railcars von einer Gruppe britischer Unternehmen, darunter Clayton Equipment, East Lancashire Coachbuilders, Power Torque Engineering, Linde Hydraulics und Brecknell Willis Composites.
PPM hat bislang 12 Fahrzeuge herstellen lassen, mit einem Fassungsvermögen zwischen 2 und 50 Personen. Das typische Schwungrad besteht aus einem Stahl-Laminat, hat 1 m Durschmesser, wiegt 500 kg und rotiert mit einer maximalgeschwindigkeit von 2.500 U/min. Als Reserve haben die PPM 60 railcars außerdem einen 2 l Dieselmotor von Ford an Bord.
Die typischen Maße eines PPM 50 railcars, wie er bereits verschiedentlich eingestzt wird, betragen: Länge 8,7 m, Breite 2,4 m, Höhe 3,2 m.
Bei der Anwendung modernster Technologien und Komponenten weisen Schwungradspeicher mehrere positive Eigenschaften auf:
Nachteilig an einem Schwungradspeichersystem sind die relativ hohen Investitionskosten und die bis zur Massenfertigung erforderlichen Entwicklungsausgaben.
Es folgt nun das breite Feld der thermischen Energiespeicherung.