500 kWh ohne Verschleiß: US-Startup testet Schwungrad mit dreifacher Schallgeschwindigkeit
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Schwungradspeicher nutzen kinetische Energie für die flexible Stabilisierung von Stromnetzen.
Das US-Unternehmen Qnetic setzt auf Mechanik statt Chemie. In Shanghai errichtet das Startup eine neue Testanlage für einen industriellen Schwungradspeicher, der elektrische Energie in Form von Rotationsbewegung puffert.
Ein schwerer Rotor soll unbegrenzt viele Ladezyklen ohne nennenswerten Kapazitätsverlust überstehen. Bei herkömmlichen Batteriespeichern gilt die chemische Degradation nach wie vor als zentrale Schwachstelle im Dauerbetrieb.
Drei Mach im Vakuum: Das Funktionsprinzip
Zum Laden beschleunigt ein integrierter Elektromotor den Rotor auf extreme Drehzahlen. An den äußeren Rändern erreicht das rotierende Bauteil nahezu dreifache Schallgeschwindigkeit.
Um Reibungsverluste zu minimieren, schwebt die Masse berührungslos auf Magnetlagern innerhalb einer Vakuumkammer. Wird Strom angefordert, schaltet der Motor in den Generatorbetrieb, bremst den Rotor ab und speist die gewonnene Energie wieder ein – identisch zur Rekuperation in Elektrofahrzeugen.
Pulsar-Prototyp und geplante Serienleistung
Der erste Prototyp namens Pulsar ist auf eine Kapazität von zunächst 200 Kilowattstunden ausgelegt. Für das geplante Seriengerät Q500 visiert Unternehmenschef Michael Pratt eine Speicherkapazität von 500 Kilowattstunden bei einer Leistung von 125 Kilowatt an.
Bei voller Leistungsabgabe könnte ein solches System vier Stunden lang durchgehend Strom bereitstellen. Erste Prototypen begrenzt Qnetic zunächst absichtlich auf 100 bis 200 Kilowattstunden, um grundlegende Betriebsdaten zu sammeln.
Kleines Kraftwerk
30 Jahre Lebensdauer für Rechenzentren und Stromnetze
Qnetic verspricht eine Lebensdauer von rund 30 Jahren. Als Einsatzgebiete gelten vor allem Rechenzentren, Industrieanlagen und Stromnetze, in denen Speicher täglich mehrfach geladen und entladen werden.
Völlig wartungsfrei arbeitet die Technologie allerdings nicht. Neben dem Rotor erfordern Magnetlager, Leistungselektronik, Vakuumpumpen und Kühlsysteme regelmäßige Instandhaltung. Zudem verliert das Schwungrad auch im Vakuum kontinuierlich Energie durch Restreibung.
Hohe Sicherheitsanforderungen an das Schutzgehäuse
Nach Erhebungen der Sandia National Laboratories fassen marktübliche Einzelschwungräder bislang meist weniger als zehn Kilowattstunden. Bei Systemen mit 200 oder 500 Kilowattstunden steigen die kinetischen Kräfte bei Volllast massiv an.
Bricht ein Rotor bei Höchstgeschwindigkeit, treten verheerende Fliehkräfte auf. Entsprechend robust und kostspielig muss die umschließende Panzerung konstruiert sein, um Trümmerteile im Havariefall sicher aufzufangen.
Qnetic investiert nach eigenen Angaben über eine Million Dollar in den Prüfstand in Shanghai. Erste unabhängig begleitete Pilotprojekte sind für das Jahr 2027 angekündigt, um reale Werte zu Wirkungsgrad, Haltbarkeit und Kosten im Netzbetrieb zu liefern.