hoeveel energiedichtheid heeft een veer maximaal?

[HansH]

Energieopslag is tegenwoordig erg belangrijk en ook de efficiency waarmee dat kan. opslaan in de vorm van bv gecomprimeerde lucht is niet erg efficient. Maar een veer zou vrijwel 100% efficient kunnen zijn zolang die niet blijvend gaat vervormen. Hoeveel energie zou je efficient op kunnen slaan in een veer in termen van Joule/kg en Joule/m3 en hoe verhoudt zich dat tot het beste wat e nu kennen bv lithium accu's ? En is er dan nog een optimale vorm, bv horlogeveer of torsieveer?

[Xilvo]

Om de orde van grootte te bepalen, neem een blok staal van een kubieke meter.
Elastiteitsmodulus E=200 GPa
Elastiteitsgrens Y=500 MPa
Maximale relatieve vervorming σ=0,0025, over een meter dus 0,0025 m.

De energie is dan ½ Y σ=625E3 J

De energiedichtheid dus 0,625 MJ/m³

Ter vergelijking, een Lithium-ion accu haalt ruim 1 GJ/m³

[CoenCo]

Bierviltje:
Laten we voor het gemak uitgaan van:
- blokje staal van 1mm3.
- elastische grens (fy) 500 N/mm2 (hier zit nogal wat variatie in qua keuze. Afhankelijk van staaltype is ergens tussen de 235 en 1200 ofzo)
- E-modulus 200.000 N/mm2 (afgerond)
-1D beschouwing, kracht in 1 axiale richting.

Dan kan je dat blokje in 1 richting samenduwen met max 500N voordat het plastisch vervormd.
Daardoor wordt het blokje 500/200000*1=0,0025mm korter.
De energie die daar inzit is 1/2 * 500N * 0,0025mm = 0,625Nmm = 0,000625 Nm = 0,000625 Joule
En het blokje weegt ca 7800kg/m3 * 1*10^-9m3 = 7,8*10^-6 kg

Dichtheid is daarmee 625/7.8 = 80 J/kg.

Je kan er eventueel ook nog van uitgaan dat de je niet alleen samendrukt, maar ook uitrekt, dan kan je het nog keer 2 doen ==> 160 J/kg

Een snelle google geeft mij dat lifepo4 accus ca 130Wh/kg = 468000 J/kg doen.

Dat is dus een factor 3000 beter.


Edit: exact wat hierboven staat dus. Maar op een telefoon typt het niet zo snel.

[HansH]

Dat maakt het niet echt een aantrekkelijk opslag medium.