Hoe werkt kers met een vliegwiel?

[C_Aaron]

Hallo iedereen.

Ik moet voor een project in fysica les geven over KERS (Kinetic Energy Recovery System).

Ik heb dus al veel informatie opgezocht, maar die informatie is vaak in het engels en ik snap er niet veel van.

Ik lees vaak op sites dat het is bedoeld om energie die vrijkomt bij het remmen op te slaan,

zodat het later weer gebruikt kan worden voor wat extra vermogen.

Ik zou graag een beetje meer informatie hebben over KERS met een vliegwiel.

Wanneer wordt de energie geproduceerd voor de opslag, waar wordt het opgeslagen,

hoe het systeem in elkaar zit, welke onderdelen er nodig zijn, ...

Mvg,

C_Aaron

[Qeusted]

Ik heb op wikepedia gekeken en daar staat een klein stukje over KERS maar een redelijk uitgebreid stuk over de vleigwiel.

Mischien wel de moeite waard om te kijken. (stond er gewoon in het nederlands).

[thermo1945]

Bij het remmen wordt traditioneel de bewegingsenergie vd auto in wrijvingswarmte omgezet.

Dat is zonde van die nutteloze warmte.

Daarom slaat men bij het remmen de bewegingsenergie op in rotatie-energie van vliegwielen.

Bij het optrekken kan het omgekeerde proces plaatsvinden.

Ook in een lanschap met berg en dal werkt dit verdraaid nuttig.

Ik weet, dat er al mee geëxperimenteerd is bij autobussen. Welke maatschappij?

[Bart]

Bij het remmen wordt traditioneel de bewegingsenergie vd auto in wrijvingswarmte omgezet.

Dat is zonde van die nutteloze warmte.

Daarom slaat men bij het remmen de bewegingsenergie op in rotatie-energie van vliegwielen.

Bij het optrekken kan het omgekeerde proces plaatsvinden.

Ook in een lanschap met berg en dal werkt dit verdraaid nuttig.

Ik weet, dat er al mee geëxperimenteerd is bij autobussen. Welke maatschappij?

Het wordt al lang toegepast. Treinen die in berggebieden rijden hebben een vliegwiel (dit hebben ze nodig om de lange bruggen over te komen). KERS met andere opslagvormen als een vliegwiel wordt al langere tijd gebruikt. Denk bijvoorbeeld aan de Toyota Prius.

[C_Aaron]

Dus het is echt de vliegwiel die de energie opslaat en niet iets anders?

[Bart]

Ja, het is echt het vliegwiel.

Zoals je misschien wel weet heeft een object dat massa en snelheid heeft kinetische energie, volgens:

\( U = \frac{1}{2} m v^2\)

Een object dat roteerd heeft ook een soort kinetische energy (rotatieenergie) en wordt gegeven door

\( U= \frac{1}{2} I \omega^2\)

waarbij \(\omega\) de hoeksnelheid is in rad/s (en gelijk is aan \(2 \pi\) de rotatiefrequentie, en I het traagheidsmoment. Dit traagheidsmoment is anders voor andere objecten. Voor een solide cylinder (zoals een vliegwiel) is het traagheidsmoment

\(I = \frac{1}{2}m r^2\)

met r de straal van de cylinder/schijf.

Zoals je ziet kun je dus energie opslaan in een roterend wiel. De draaisnelheid gaat dan omhoog. De totale hoeveelheid energie die je op kunt slaan hangt van de grootte van het wiel (massa, straal) en de maximale draaisnelheid. Vliegwielen kunnen dan ook draaisnelheden van 50,000 omwentelingen per minuut halen.

[mcs51mc]

Vliegwielen kunnen dan ook draaisnelheden van 50,000 omwentelingen per minuut halen.

Dat is het al véél minder

Is dat vijftig of vijftigduizend? Want als het vijtigduizend is, dan moet je mij eens uitleggen hoe een vliegwiel aan dergelijke snelheid kan komen.

Trouwens ik versta hier iets niet ](*,)

Een vliegwiel is toch bedoeld om iets in beweging te houden, iets over een dood punt heen te krijgen; hoe kan je nu remenergie in een vliegwiel krijgen?

Je bent aan het remmen maar dat vliegwiel probeert, met zijn kinetische energie, de boel juist in gang te houden!

Dat is toch tegenstrijdig!!?!!

Ik zie waarschijnlijk iets over het hoofd maar KERS en vliegwielen zijn, volgens mij, twee totaal verschillende dingen.

KERS werkt bij mijn weten altijd met batterijen. Deze worden opgeladen met de remenergie die vrij komt tijdens het remmen. Wanneer dan extra koppel/vermogen nodig is wordt die energie vrijgegeven aan de motor.

[Bart]

Dat is het al véél minder

Is dat vijftig of vijftigduizend? Want als het vijtigduizend is, dan moet je mij eens uitleggen hoe een vliegwiel aan dergelijke snelheid kan komen.

Vijftigduizend. Vliegwielen worden dan ook in zware stalen containers geplaatst, over liever zelfs (bij stationaire toepassing) ondergronds.

Trouwens ik versta hier iets niet ](*,)

Een vliegwiel is toch bedoeld om iets in beweging te houden, iets over een dood punt heen te krijgen; hoe kan je nu remenergie in een vliegwiel krijgen?

Een vliegwiel is iets waarin energie opgeslagen kan worden. In feite is het niets anders dan een andere vorm van een batterij.

Je bent aan het remmen maar dat vliegwiel probeert, met zijn kinetische energie, de boel juist in gang te houden!

Dat is toch tegenstrijdig!!?!!

Vliegwielen werken twee kanten op, net zoals een batterij. Als het vliegwiel snel draait (batterij is vol), dan kan deze energie leveren. Draait het vliegwiel langzaam (lege batterij), dan kun je er energie in stoppen en gaat het vliegwiel harder draaien.

KERS werkt bij mijn weten altijd met batterijen. Deze worden opgeladen met de remenergie die vrij komt tijdens het remmen. Wanneer dan extra koppel/vermogen nodig is wordt die energie vrijgegeven aan de motor.

Absoluut niet. Opslagtechnieken die bij KERS worden gebruikt zijn naast batterijen ook nog vliegwielen (op dit moment met name in treinen) en super of ultra condensatoren (meestal vrachtwagens en bussen).

[C_Aaron]

Hoe werkt KERS dan met super of ultra condensatoren?

Ik vind nergens dat KERS daarmee ook werkt.

[klazon]

Opslagtechnieken die bij KERS worden gebruikt zijn naast batterijen ook nog vliegwielen (op dit moment met name in treinen)

Ik ben al 50 jaar treinenfanaat, maar ik heb nog nooit gehoord van vliegwielen in treinen. Kun je daar een concreet voorbeeld van noemen?

[Jan van de Velde]

Hoe werkt KERS dan met super of ultra condensatoren?

stroom die je opwekt door te remmen op een dynamo niet opslaan in batterijen maar in condensatoren, da's al.

Ik ben al 50 jaar treinenfanaat, maar ik heb nog nooit gehoord van vliegwielen in treinen. Kun je daar een concreet voorbeeld van noemen?

http://www.railwaygazette.com/news/single-...gy-storage.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Flywheel_energy_storage

Rail

Flywheel systems have also been used experimentally in small electric locomotives for shunting or switching, e.g. the Sentinel-Oerlikon Gyro Locomotive. Larger electric locomotives, e.g. British Rail Class 70, have sometimes been fitted with flywheel boosters to carry them over gaps in the third rail. Advanced flywheels, such as the 133 kW·h pack of the University of Texas at Austin, can take a train from a standing start up to cruising speed.[2]

The Parry People Mover is a railcar which is powered by a flywheel. It was trialed on Sundays for 12 months on the Stourbridge Town Branch Line in the West Midlands, England during 2006 and 2007, and will be introduced as a full service by the train operator London Midland in December 2008 once two units have been ordered. In January 2010 both units are in operation. [10]

Grotendeels experimenteel voor wat ik kan vinden. Op zich in zoverre logisch omdat treinen voor een belangrijk deel lange-afstandstransport leveren, dan is zoiets minder interessant.

[mcs51mc]

Ok, so far so good, een vliegwiel is inderdaad het hoofdbestanddeel van een KERS systeem.

Moest je het nog niet geloven, kijk hier maar eens.

Wat mij echter nog niet helemaal duidelijk is, en C_Aaron misschien ook niet, is : Hoe wordt remenergie opgepikt?

"Remenergie wordt gerecupereerd" is gemakkelijk gezegd, maar hoe doe je dat?

Het vliegwiel moet sneller gaan draaien, akkoord, maar welke sensoren, actuatoren gebruik je hiervoor?

Is dit de werkwijze?

Je bent aan het remmen, de carbon remschijven van je F1 wagen gaan naar +1000°C, je hebt er een Pelletier element naast staan die de warmte omzet in elektrische energie, met die elektrische energie kan je het vliegwiel versnellen.

Is dit de werkwijze? Ik ben zeker van niet maar hoe is het dan wel?????

Ik ben volledig akkoord met de theoretische kant van de zaak maar de praktische realisatie is nog ver van uitgeklaard ](*,)

[Jan van de Velde]

Wat mij echter nog niet helemaal duidelijk is, en C_Aaron misschien ook niet, is : Hoe wordt remenergie opgepikt?

"Remenergie wordt gerecupereerd" is gemakkelijk gezegd, maar hoe doe je dat?

Het vliegwiel moet sneller gaan draaien, akkoord, maar welke sensoren, actuatoren gebruik je hiervoor?

Zoals in een normaal geval het loslaten van het koppelingspedaal zorgt voor een verbinding tussen motor en wiel zodat de motor het wiel kan aandrijven, zorgt het intrappen van het rempedaal nu voor een verbinding tussen het wiel en het vliegwiel, zodat het wiel het vliegwiel kan aandrijven. Een CVT (continu variabele transmissie, een DAF-versnellingssysteem zeg maar) zorgt ervoor dat dat in de goede (draaisnelheids-)verhoudingen gebeurt.

[klazon]

Grotendeels experimenteel voor wat ik kan vinden. Op zich in zoverre logisch omdat treinen voor een belangrijk deel lange-afstandstransport leveren, dan is zoiets minder interessant.

Bedankt voor de links.

Inderdaad experimenteel voor zover ik zie. En bij de Long Island Railroad gebruiken ze het kennelijk om de piekafname op het elektriciteitsnet te beperken.

Maar bij spoorwegen is daarvoor nog een andere methode beschikbaar, nl. de remenergie terugvoeden in de bovenleiding, resp. derde rail.

[mcs51mc]

Zoals in een normaal geval het loslaten van het koppelingspedaal zorgt voor een verbinding tussen motor en wiel zodat de motor het wiel kan aandrijven, zorgt het intrappen van het rempedaal nu voor een verbinding tussen het wiel en het vliegwiel, zodat het wiel het vliegwiel kan aandrijven. Een CVT (continu variabele transmissie, een DAF-versnellingssysteem zeg maar) zorgt ervoor dat dat in de goede (draaisnelheids-)verhoudingen gebeurt.

Die CVT, zorgt die dan ook voor een opslingering van de toeren? Want je wielen draaien vééééééél trager dan dat vliegwiel.

Dan nog dit, als ik het goed begrijp, gebeuren er twee zaken tijdens het afremmen a) het afremmen op zich via de remmen en b) het opslingeren van het vliegwiel van het KERS systeem.

Gebeuren die zaken gelijktijdig? Want als je weet dat een F1 wagen in fracties van seconden afremt, lijkt energierecuperatie een beetje dubbelzinnig ](*,)

Ik bedoel de remmen leggen de wagen stil in minder tijd dan nodig om dit te typen, de energie is dus in diezelfde tijd weg, wat valt er dan nog te recupereren?????