Teraloop ist ein finnisches Unternehmen mit Sitz in Espoo, Finnland. Das 2014 gegründete Unternehmen hat sich auf Lösungen zur Energiespeicherung spezialisiert, die die natürlichen Schwankungen von Solar- und Windenergie ausgleichen und Schutz vor Störungen der Stromqualität und Stromausfällen bieten können. Teraloop hat ein kinetisches Energiespeichersystem entwickelt, das dazu beiträgt, das Potenzial regenerativer Energien zu erschließen und gleichzeitig die Kosten zu senken. Das Ziel von Teraloop ist es, mit dem Zugang zu nachhaltiger Energie mehr Wohlstand zu schaffen.
Für die Produktentwicklung von Teraloop wird aktive Magnetlagertechnologie benötigt
Eine herkömmliche Batterie entlädt sich aufgrund von Hochstrom-Lade-/Entladezyklen auch bei kurzen Zeiträumen schnell. Mit dem Schwungrad, einem kinetischen Energiespeicher, lassen sich diese kurzzeitigen Schwankungen durch praktisch unbegrenzte Zyklen vermeiden, und die Batterie kann nur für lange Zyklen verwendet werden. Mit diesem Ansatz wird die Lebensdauer der Batterien erheblich verlängert.
Bei einem kinetischen Energiespeichersystem besteht die größte Herausforderung darin, sicherzustellen, dass die Energie lange genug gespeichert wird, während gleichzeitig ein hoher Back-to-Back-Wirkungsgrad und minimale Leerlaufverluste gegeben sind. Es ist daher äußerst wichtig, die zu erwartenden Reibungsverluste zu minimieren. Die Reibung zwischen der Rotoroberfläche und der umgebenden Luft sollte gleichmäßig sein. Die Luftreibungswerte werden durch die Rotation des energiespeichernden nabenlosen Schwungrads im Vakuum minimiert. Der Vorteil des Einsatzes aktiver Magnetlager ist der reibungsfreie Betrieb. Daher war es für Teraloop naheliegend, die aktive Magnetlagertechnologie von SpinDrive für ihr Schwungrad zu nutzen.
Abbildung 1. – Schwungradspeicher von Teraloop
Aktive Magnetlagerlösungen mit hohem Wirkungsgrad und Wartungsfreiheit von SpinDrive
Für schnelllaufende Maschinen sind die Lager von entscheidender Bedeutung, da sie besondere Anforderungen erfüllen müssen, wie z. B. hohe Drehzahlen zu tolerieren. Herkömmliche Lager sind in den meisten Fällen nicht in der Lage, unter solchen Bedingungen zu arbeiten.
In Zusammenarbeit mit SpinDrive wurde die Auslegung des Radialmagnetlagers optimiert, um die Rotorverluste im Vakuum zu minimieren. Zusätzlich half SpinDrive bei der Entwicklung einer Sensorlösung, die unter den beschriebenen Bedingungen zuverlässig betrieben werden kann und auch wirtschaftlich überzeugte.
Der Magma X800 Magnetlager-Controller von SpinDrive ermöglicht die optimale Anpassungsfähigkeit des Schwungrads an die sich ändernden Umgebungsbedingungen. Die nabenlosen Außenrotor-Schwungräder bieten eine höhere Energiedichte im Vergleich zur Innenrotor-Lösung. Auf der anderen Seite führt der hohe Rotordurchmesser zu einer deutlichen Ausdehnung des Rotors. Dies führt zu Veränderungen im dynamischen Verhalten des Systems.
Eine weitere Herausforderung ist der hohe gyroskopische Effekt, der proportional zur Rotationsgeschwindigkeit auftritt und die Kopplung zwischen den verschiedenen Freiheitsgraden verstärkt. All diese Faktoren erfordern einen überaus leistungsfähigen und adaptiven Controller, der all diese Effekte berücksichtigt und das System in einem breiten Geschwindigkeitsbereich sicher regelt. Der Magma X800 Controller eignet sich mit seinen innovativen und leistungsstarken Software-Features ideal für diesen Zweck.
Abbildung 2 – Inbetriebnahme durch einen SpinDrive-Fachmann bei Teraloop
Konkurrenzlose Vorteile mit aktiven Magnetlagern
Schwungrad-und hybride Energiespeicher machen das schnelle und ultraschnelle Aufladen von Elektrofahrzeugen (EV`s) wesentlich einfacher und wirtschaftlicher, da keine großen Umbaumaßnahmen am Netz erforderlich sind und die Ladezeiten kürzer sind.
Teraloop hat ein kinetisches P250-Energiespeichersystem für kurzzeitige Stromausfälle und Spannungs-/Frequenzunterstützung, Microgrids, Rechenzentren und andere industrielle Anwendungen entwickelt. Das Unternehmen wollte ein System mit noch höherer Leistung, das mehr Energie speichern und eine höhere Ausgangsleistung liefern kann.
Mit der aktiven Magnetlagerlösung von SpinDrive kann der Rotor des Schwungrads mit einer höheren, durch den verwendeten Werkstoff begrenzten Geschwindigkeit gedreht werden, was die Leistung des Schwungrads verbessert und es ermöglicht, die Leistungs- und Energiedichte des Systems zu erhöhen.
Der Magma X800 Magnetlager-Controller von SpinDrive bietet einen stabilen Betrieb bei hohem Wirkungsgrad. Aktive Magnetlager haben den Vorteil, dass sie wartungsfrei sind und eine, im Vergleich zu herkömmlichen Lagern wesentlich längere Lebensdauer haben. „Ein weiterer wichtiger Faktor für die Schwungradanwendung ist der geringe Energieverbrauch des aktiven Magnetlagers. Gemeinsam mit Spindrive konnten wir ein Magnetlagersystem mit einer Leistungsaufnahme von nur 50 W im Normalbetrieb entwickeln, was für eine 250-kW-Maschine ein ausgezeichnetes Ergebnis ist. Dies trägt außerdem zur Senkung der Betriebskosten des gesamten Systems bei“, sagt Markus Merilä, Chefingenieur von Teraloop.
„Aktive Magnetlager sind im Vergleich zu mechanischen Lagern um den Faktor fünf energie-effizienter und erfordern zudem weniger Wartungsaufwand, da es keinen mechanischen Oberflächenkontakt gibt. SpinDrive ist darauf spezialisiert, maßgeschneiderte aktive Magnetlagerlösungen anzubieten, was für Teraloop aufgrund des einzigartigen nabenlosen Designs des Schwungrads wichtig ist“, erklärt Merilä.
„Wir schätzen die Flexibilität von SpinDrive bei der technischen Umsetzung und der maßgeschneiderten Anpassung des Systems an unsere Anforderungen. Das umfassende Know-how von SpinDrive auf dem Gebiet der aktiven Magnetlager hat uns sehr geholfen, die besonderen Herausforderungen bei der Projektierung zu meistern.“ fügte Merilä hinzu.
Abbildung 3 – dargestellt sind die durchschnittlichen Rotorumläufe für den Nenndrehzahlbereich. Der schwarze Kreis stellt den Kontaktpunkt des Stützlagers dar.
Eine langfristige Zusammenarbeit wird von beiden Parteien angestrebt
Im Rahmen der bisherigen schon sehr guten Zusammenarbeit, haben Teraloop und SpinDrive ein beiderseitiges großes Verständnis und ein hohes Maß an Vertrauen aufgebaut. Beide Partner sind entschlossen, weitere Chancen auszuloten, um den sich beschleunigenden Klimawandel gemeinsam zu bekämpfen. Das Ziel von SpinDrive ist es, erstklassige aktive Magnetlager für Industrie-Partner bereitzustellen und sie bei der Erreichung ihrer Ziele mit einer nachhaltigen Lösung zu unterstützen.
kontaktieren Sie uns
Sind Sie an weiteren Einzelheiten zu diesem Projekt interessiert oder haben Sie Fragen zum Einsatz aktiver Magnetlager für Ihre Maschinen- und Anlagen, dann wenden Sie sich bitte an uns:
Ole Martola, Business Development Director