Teraloop

Die schwebende Zukunft des Energiemanagements

Wenn von Energiespeicherung die Rede ist, denken die meisten Menschen an Batterien. Einige könnten sogar Wasserstoff erwähnen. Aber haben Sie schon einmal von Schwungrädern gehört? Nein? Das werden Sie nun aber.

Eine Innovation des finnischen Unternehmens Teraloop, ein in einem Magnetfeld schwebendes Schwungrad, könnte eine Schlüsselrolle bei der Energiewende spielen. Mit Hilfe von PDSVISION und der Simulationssoftware Ansys hat das Unternehmen den nächsten Schritt in Richtung eines mehr oder weniger unendlichen Marktes gemacht.

Die weltweit stattfindende Energiewende umfasst eine Vielzahl von erneuerbaren Energiequellen, vor allem in Kombination mit Batteriespeicherlösungen. Dies erfordert neue Wege für das Management der Netze, um Spannungsabfälle und abgenutzte Batterien zu vermeiden.

Jetzt haben die Innovatoren des finnischen Unternehmens Teraloop eine Lösung gefunden: ein Schwungrad, das in einem Magnetfeld schwebt. Durch die Umwandlung von elektrischer Energie in kinetische Energie und zurück, bei Bedarf in Millisekunden, kann Teraloop das Netz stabilisieren und die Lebensdauer der Batterien um mindestens 20 Prozent verlängern.

Heute konzentrieren sich alle auf die Energiespeicherung. Nur wenige Menschen wissen, dass auch die Energieverwaltung von entscheidender Bedeutung ist. Batterien sind nicht dazu geeignet, in kurzer Zeit einen hohen Energiebedarf zu decken. Wenn man Anwendungen hat, die unterschiedliche Stromzyklen erfordern, und wenn man mehr erneuerbare Energiequellen ins Netz einspeist, braucht man Werkzeuge, die daran angepasst sind. Die Teraloop-Lösung entspricht genau diesem Bedarf.

CEO bei Teraloop

Antonio Capristo

Rotation mit zweifacher Schallgeschwindigkeit

Die Innovation von Teraloop ist nicht das Schwungrad selbst, sondern die Art und Weise, wie es Energie speichert. Eine rotierende Masse – ein Rotor – schwebt in einem Magnetfeld, ohne auf einer Achse befestigt zu sein. Auf diese Weise erreicht das Teraloop-Schwungrad eine sehr hohe Geschwindigkeit, das Zweifache der Schallgeschwindigkeit, und benötigt dabei fast keinen Platz. Der Teraloop Power Loop, wie er genannt wird, kann auf nur einem Quadratmeter ein Megawatt an schneller Speicherung bewältigen.

Bei dieser Technik wird elektrische Energie in kinetische Energie umgewandelt, indem der Rotor mit Hilfe eines Elektromotors seine Betriebsdrehzahl erreicht, wenn überschüssige Energie vorhanden ist. Wenn Leistung benötigt wird, schaltet sich der Motor wieder ein und die kinetische Energie wird wieder in elektrische Energie umgewandelt. Da der Rotor schwebt, gibt es keine Reibung und somit praktisch keine Energieverluste, während der Power Loop geladen wird.

„Es war eine Herausforderung, den Rotor in der Schwebe zu halten, sieben Jahre Forschung und Entwicklung waren nötig. Jetzt haben wir endlich ein Produkt, das wir auf den Markt bringen können.“
erklärt Antonio Capristo.

Fokussierung auf drei Geschäftsbereiche

Das Teraloop-Schwungrad ist eine vielseitige Lösung mit einer breiten Palette von Anwendungen. Teraloop konzentriert sich auf drei Hauptgeschäftsbereiche und zeichnet sich in den folgenden Bereichen aus:

1) Anwendungen, welche die Stabilität des Netzes verbessern.

Dies ist ein wichtiges Thema im Zusammenhang mit der Energiewende. Mit der Zunahme der erneuerbaren Energiequellen wird das Netz instabiler. Teraloop kann Spitzenschwankungen stabilisieren, am Fast-Response-Markt teilnehmen, angeschlossene Batterien aufwerten oder Wasserkraftwerken die Möglichkeit geben, zusätzliche Einnahmen zu erzielen. Dies indem sie am Primärmarkt für Frequenzregelung teilnehmen können.

2) Industrielle Anwendungen.

Mit der Teraloop-Lösung können Industrien ihren kostspieligen Spitzenbedarf an Strom reduzieren oder die Produktionslinien schützen. Das Schwungrad kann auch eine Ergänzung zur lokalen Stromerzeugung durch Solarzellen, Windkraft oder Generatoren sein, um kurzfristige Bedarfsspitzen in der Industrieproduktion abzudecken, da andere Technologien möglicherweise nicht so schnell reagieren wie das Schwungrad.

3) Aufladen von Elektrofahrzeugen.

Wo das an die Ladestation angeschlossene Verteilernetz nicht über die Kapazität für superschnelles Laden verfügt, ist das Schwungrad die Rettung. Es lädt über das Niederspannungsnetz, wenn kein Fahrzeug angeschlossen ist, und bietet dann eine Schnellladung, wenn ein Fahrzeug angeschlossen ist. Dies ist in Stadtzentren und ländlichen Gebieten interessant, wo die Aufrüstung des Netzes sehr teuer sein kann.

Eine Lösung für die kurzfristige Lagerung

Es ist wichtig zu bedenken, dass Teraloop eine kurzfristige Speicherlösung bietet. Das Schwungrad entlädt sich je nach Anwendung in Sekunden oder Minuten. In vielen Fällen ist es keine Alternative zu Batterien und wird diese nicht ersetzen. Dadurch funktionieren sie besser und ihre Lebensdauer wird verlängert.

„Wenn man das Netz mit Batterien stabilisiert, muss man sie ständig ein- und ausschalten. Die Mikroschwankungen machen die Batterie kaputt. Wenn wir nur 10 Prozent der Batteriekapazität durch ein kleines Schwungrad ersetzen können, verlängert sich die Lebensdauer der Batterie um mindestens 20 Prozent. Sie erhalten eine perfekte Hybridlösung. Sie ist sicher, zuverlässig und absolut umweltfreundlich, da sie aus recycelten Kohlenstofffasern bestehen kann.“ erklärt Antonio Capristo.

Effizientere Technik

Antonio Capristo bezeichnet den Markt als „unendlich“ und das Teraloop-Schwungrad als die Zukunft. Um den Anforderungen in dieser unendlichen Zukunft gerecht zu werden, hat Teraloop die Kapazität des Schwungrads erhöht, da es für das Unternehmen unerlässlich ist, die Produktpalette zu erweitern. Sie mussten die Entwicklung eines Rotors mit einer größeren Masse abschließen. Mit Hilfe der Simulationssoftware Ansys gelang es ihnen. Teraloop erweitert jetzt seine Power Loop-Speicherlösung auf eine Kapazität von einem Megawatt, viermal mehr als die erste 250-Kilowatt-Version*.

„Der Rotor schwebt in einem zylindrischen Schutzgehäuse. Um mehr Masse zu gewinnen, hatten wir zwei Möglichkeiten: entweder höher oder dicker zu bauen. Wir wollten den Rotor verlängern, d. h. höher bauen. Dafür brauchten wir eine Software, die alle Parameter und Optionen für alle Teile der Konstruktion berücksichtigt. Das haben wir in der Simulationsanwendung von Ansys gefunden. Diese Konstruktionssimulation hat sich für uns als unglaublich nützlich erwiesen. Sie hat uns viel Zeit gespart, da wir nicht nach jeder Überarbeitung neue Prototypen bauen mussten. Wir haben alle Anpassungen im Computer vorgenommen, bis wir zufrieden waren.“ so Antonio Capristo.

Er betont auch den Aspekt der Sicherheit bei der Verwendung von Simulationssoftware.

Wir können Abstürze simulieren und was passiert, wenn der Rotor aus der virtuellen Achse gerät.“ Das gibt uns ein wichtiges Feedback, denn der Sicherheitsaspekt ist sehr wichtig.“

CEO bei Teraloop

Antonio Capristo

Partnerschaft ist der Schlüssel zum Erfolg

Die enge Partnerschaft mit PDSVISION war ein wesentlicher Bestandteil der Entwicklung von Teraloop Power Loop.

„Auch wenn unsere Ingenieure erfahren sind – wir nutzen die Ansys-Software schon seit mehreren Jahren – müssen wir ständig neue Funktionen erlernen. Von den Beratern bei PDSVISION erhalten wir immer schnellen und guten Service“, sagt Antonio Capristo.

Alle Optionen offen

Obwohl Teraloop gerade erst den ersten Power Loop herausgebracht hat, hat der Markt laut Antonio Capristo „unglaublich gut“ reagiert.

„Batterien für die Energiespeicherung sind eine große Investition, daher würde ich sagen, dass es ein Selbstläufer ist, einen kleinen Prozentsatz des Vermögens für ein geeignetes Energiemanagementinstrument zu reservieren. Unsere Herausforderung ist, dass Schwungräder nicht sehr bekannt sind. Wir haben die wichtige Aufgabe, der Welt von dieser Technik zu erzählen.“

Was die Zukunft betrifft, so stehen dem innovativen Unternehmen in Helsinki alle Möglichkeiten offen.

„Wir sind ein wesentlicher Bestandteil der großen Energiewende. Ein kleines, entscheidendes Element, das stimmt, aber es liegt ein riesiger Markt vor uns“, fasst Antonio Capristo zusammen.

*Teraloop Power Loop ist derzeit mit einer Speicherkapazität von 250 kW erhältlich. Das neue Modell mit einer Speicherkapazität von 1 MW wird im Jahr 2024 auf den Markt kommen.

Erfahren Sie mehr über Teraloop und die Schwungradlösung