Schwungrad-Energiespeicher: Erhöhen oder Verringern der Geschwindigkeit, um Leistung hinzuzufügen oder zu entziehen

Von Fouad Sabry

Was ist Schwungradenergiespeicherung

Das Schwungradenergiespeichersystem (FES) funktioniert, indem es die Energie im System als Rotationsenergie hält und gleichzeitig die Drehzahl eines Rotors erhöht ( das Schwungrad) auf eine extrem hohe Rate. Wenn dem System Energie entzogen wird, verlangsamt sich die Rotationsgeschwindigkeit des Schwungrads als direkte Folge der Energieerhaltungstheorie. Wird dem System dagegen Energie zugeführt, erhöht sich die Drehzahl des Schwungrads als direkte Folge des Energieerhaltungsprinzips.

Ihre Vorteile

(I) Einblicke und Validierungen zu den folgenden Themen:

Kapitel 1: Schwungrad-Energiespeicherung

Kapitel 2: Energiespeicherung

Kapitel 3 : Supraleitender magnetischer Energiespeicher

Kapitel 4: Gyroskop

Kapitel 5: Elektromotor

Kapitel 6: Schwungrad

Kapitel 7: Regenerativ Bremsen

Kapitel 8: Magnetlager

Kapitel 9: Bürstenloser Gleichstrommotor

Kapitel 10: Gleichstrommotor

Kapitel 11: Motor -Generator

Kapitel 12: Umdrehungen pro Minute

Kapitel 13: Netzenergiespeicher

Kapitel 14: Mikroturbine

Kapitel 15: Steuerung Momentenkreisel

Kapitel 16: Retarder (Maschinenbau)

Kapitel 17: Londoner Moment

Kapitel 18: Hybridfahrzeugantrieb

Kapitel 19: System zur Rückgewinnung kinetischer Energie

Kapitel 20 : Lageregelung

Kapitel 21: Schwungradspeicher-Energiesystem

(II) Beantwortung der häufigsten öffentlichen Fragen zur Schwungrad-Energiespeicherung.

(III) Beispiele aus der Praxis für die Verwendung von Schwungrad-Energiespeichern in vielen Bereichen.

(IV) 17 Anhänge, um kurz 266 neue Technologien in jeder Branche zu erläutern, um ein umfassendes 360-Grad-Verständnis der Schwungrad-Energiespeichertechnologien zu erhalten.

An wen richtet sich dieses Buch?

Profis, Studenten und Doktoranden, Enthusiasten, Bastler und alle, die über grundlegendes Wissen oder Informationen hinausgehen möchten Schwungradspeicher.

• Sprache: Deutsch
• Herausgeber: Eine Milliarde Sachkundig [German]
• Erscheinungsdatum: 19. Okt. 2022

Buchvorschau

Urheberrecht

Flywheel Energy Storage Copyright © 2022 by Fouad Sabry. Alle Rechte vorbehalten.

Alle Rechte vorbehalten. Kein Teil dieses Buches darf in irgendeiner Form oder mit elektronischen oder mechanischen Mitteln, einschließlich Informationsspeicher- und -abrufsystemen, ohne schriftliche Genehmigung des Autors reproduziert werden. Die einzige Ausnahme ist ein Rezensent, der kurze Auszüge in einer Rezension zitieren kann.

Cover entworfen von Fouad Sabry.

Dieses Buch ist ein Werk der Fiktion. Namen, Charaktere, Orte und Ereignisse sind entweder Produkte der Phantasie des Autors oder werden fiktiv verwendet. Jede Ähnlichkeit mit realen Personen, lebenden oder toten, Ereignissen oder Schauplätzen ist völlig zufällig.

Bonus

Sie können eine E-Mail an [e-mail] mit dem Betreff Flywheel Energy Storage: Increasing or reducing speed, to add or extract power senden und Sie erhalten eine E-Mail mit den ersten Kapiteln dieses Buches.

Fouad Sabry

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www.1BKOfficial.org

Vorwort

Warum habe ich dieses Buch geschrieben?

Die Geschichte des Schreibens dieses Buches begann 1989, als ich Schüler der Secondary School of Advanced Students war.

Es ist bemerkenswert wie die STEM-Schulen (Wissenschaft, Technologie, Ingenieurwesen und Mathematik), die jetzt in vielen fortgeschrittenen Ländern verfügbar sind.

STEM ist ein Lehrplan, der auf der Idee basiert, Schüler in vier spezifischen Disziplinen - Wissenschaft, Technologie, Ingenieurwesen und Mathematik - in einem interdisziplinären und angewandten Ansatz auszubilden. Dieser Begriff wird typischerweise verwendet, um eine Bildungspolitik oder eine Lehrplanwahl in Schulen anzusprechen. Es hat Auswirkungen auf die Entwicklung der Arbeitskräfte, nationale Sicherheitsbedenken und die Einwanderungspolitik.

Es gab eine wöchentliche Klasse in der Bibliothek, in der jeder Schüler jedes Buch frei wählen und 1 Stunde lang lesen kann. Ziel des Kurses ist es, die Schüler zu ermutigen, andere Fächer als den Lehrplan zu lesen.

In der Bibliothek, während ich mir die Bücher in den Regalen ansah, bemerkte ich riesige Bücher, insgesamt 5.000 Seiten in 5 Teilen. Der Buchname ist The Encyclopedia of Technology, der alles um uns herum beschreibt, vomabsoluten Nullpunkt bis zu Halbleitern, fast jede Technologie wurde damals mit bunten Illustrationen und einfachen Worten erklärt. Ich fing an, die Enzyklopädie zu lesen, und natürlich konnte ich sie nicht in der 1-stündigen wöchentlichen Klasse beenden.

Also überzeugte ich meinen Vater, die Enzyklopädie zu kaufen. Mein Vater kaufte am Anfang meines Lebens alle technischen Werkzeuge für mich, den ersten Computer und die erste Technologie-Enzyklopädie, und beide haben einen großen Einfluss auf mich und meine Karriere.

Ich habe die gesamte Enzyklopädie in den Sommerferien dieses Jahres fertiggestellt, und dann begann ich zu sehen, wie das Universum funktioniert und wie man dieses Wissen auf alltägliche Probleme anwendet.

Meine Leidenschaft für die Technologie begann vor mehr als 30 Jahren und immer noch geht die Reise weiter.

Dieses Buch ist Teil von The Encyclopedia of Emerging Technologies, was mein Versuch ist, den Lesern die gleiche erstaunliche Erfahrung zu geben, die ich in der High School hatte, aber anstelle von Technologien des 20. Jahrhunderts  interessiere ich mich mehr für die aufkommenden Technologien, Anwendungen und Branchenlösungen des 21. Jahrhunderts.

The Encyclopedia of Emerging Technologies wird aus 365 Büchern bestehen, jedes Buch wird sich auf eine einzelne aufkommende Technologie konzentrieren. Sie können die Liste der neuen Technologien und ihre Kategorisierung nach Branchen im Teil von Coming Soon am Ende des Buches lesen.

365 Bücher, um den Lesern die Möglichkeit zu geben, ihr Wissen über eine einzige aufstrebende Technologie jeden Tag im Laufe eines Jahres zu erweitern.

Einleitung

Wie habe ich dieses Buch geschrieben?

In jedem Buch von The Encyclopedia of Emerging Technologies versuche ich, sofortige, rohe Sucheinblicke direkt aus den Köpfen der Menschen zu erhalten und ihre Fragen über die aufkommende Technologie zu beantworten.

Es gibt jeden Tag 3 Milliarden Google-Suchanfragen, von denen 20% noch nie zuvor gesehen wurden. Sie sind wie ein direkter Draht zu den Gedanken der Menschen.

Manchmal ist das Wie entferne ich Papierstaus. In anderen Fällen sind es die schmerzhaften Ängste und geheimen Sehnsüchte, die sie immer nur mit Google teilen würden.

In meinem Bestreben, eine unerschlossene Goldgrube an Inhaltsideen über Flywheel Energy Storage zu entdecken, benutze ich viele Tools, um Autocomplete-Daten von Suchmaschinen wie Google zu hören, und kurbele dann schnell jede nützliche Phrase und Frage heraus, die die Leute um das Stichwort Flywheel Energy Storage stellen.

Es ist eine Goldgrube an Menscheneinblicken, die ich nutzen kann, um frische, äußerst nützliche Inhalte, Produkte und Dienstleistungen zu erstellen. Die freundlichen Menschen, wie Sie, wollen es wirklich.

Personensuchen sind der wichtigste Datensatz, der jemals über die menschliche Psyche gesammelt wurde. Daher ist dieses Buch ein Live-Produkt und wird ständig durch immer mehr Antworten auf neue Fragen zum Thema Flywheel Energy Storage aktualisiert, die von Menschen wie Ihnen und mir gestellt werden, die sich über diese neue aufkommende Technologie wundern und mehr darüber erfahren möchten.

Der Ansatz beim Schreiben dieses Buches besteht darin, ein tieferes Verständnis dafür zu erlangen, wie Menschen rund um Flywheel Energy Storage suchen, Fragen und Fragen aufzudecken, die ich nicht unbedingt aus dem Kopf heraus denken würde, und diese Fragen in super einfachen und verdaulichen Worten zu beantworten und das Buch auf einfache Weise zu navigieren.

Wenn es darum geht, dieses Buch zu schreiben, habe ich darauf geachtet, dass es so optimiert und zielgerichtet wie möglich ist. Dieser Buchzweck ist es, den Menschen zu helfen, ihr Wissen über Flywheel Energy Storage weiter zu verstehen und zu erweitern. Ich versuche, die Fragen der Menschen so genau wie möglich zu beantworten und viel mehr zu zeigen.

Es ist eine fantastische und schöne Möglichkeit, Fragen und Probleme der Menschen zu erforschen und sie direkt zu beantworten und dem Inhalt des Buches Einsicht, Bestätigung und Kreativität hinzuzufügen - sogar Pitches und Vorschläge. Das Buch deckt reiche, weniger überfüllte und manchmal überraschende Forschungsbereiche auf, die ich sonst nicht erreichen würde. Es besteht kein Zweifel, dass erwartet wird, dass es das Wissen der potenziellen Leser erweitert, nachdem das Buch mit diesem Ansatz gelesen wurde.

Ich habe einen einzigartigen Ansatz angewendet, um den Inhalt dieses Buches immer frisch zu machen. Dieser Ansatz hängt davon ab, den Köpfen der Menschen zuzuhören, indem die Suchwerkzeuge verwendet werden. Dieser Ansatz hat mir geholfen:

Treffen Sie die Leser genau dort, wo sie sind, damit ich relevante Inhalte erstellen kann, die einen Nerv treffen und mehr Verständnis für das Thema schaffen.

Bleiben Sie am Puls der Zeit, damit ich Updates erhalten kann, wenn die Leute auf neue Weise über diese aufkommende Technologie sprechen, und Trends im Laufe der Zeit überwachen kann.

Entdecken Sie verborgene Schätze von Fragen, die Antworten auf die aufkommende Technologie benötigen, um unerwartete Einblicke und versteckte Nischen zu entdecken, die die Relevanz des Inhalts erhöhen und ihm einen entscheidenden Vorteil verschaffen.

Der Baustein für das Schreiben dieses Buches umfasst Folgendes:

(1) Ich habe aufgehört, die Zeit mit Bauchgefühl und Vermutungen über die von den Lesern gewünschten Inhalte zu verschwenden, den Buchinhalt mit dem gefüllt, was die Leute brauchen, und mich von den endlosen Inhaltsideen verabschiedet, die auf Spekulationen basieren.

(2) Ich habe solide Entscheidungen getroffen und bin weniger Risiken eingegangen, um in der ersten Reihe zu sehen, was die Leute lesen und wissen wollen - in Echtzeit - und Suchdaten zu verwenden, um mutige Entscheidungen darüber zu treffen, welche Themen aufgenommen und welche ausgeschlossen werden sollen.

(3) Ich habe meine Content-Produktion optimiert, um Content-Ideen zu identifizieren, ohne einzelne Meinungen manuell durchsuchen zu müssen, um Tage und sogar Wochen Zeit zu sparen.

Es ist wunderbar, den Menschen zu helfen, ihr Wissen auf einfache Weise zu erweitern, indem sie nur ihre Fragen beantworten.

Ich denke, der Ansatz, dieses Buch zu schreiben, ist einzigartig, da es die wichtigen Fragen sammelt und verfolgt, die von den Lesern in Suchmaschinen gestellt werden.

Bestätigungen

Ein Buch zu schreiben ist schwieriger als ich dachte und lohnender, als ich es mir jemals hätte vorstellen können. Nichts davon wäre ohne die Arbeit renommierter Forscher möglich gewesen, und ich möchte ihre Bemühungen würdigen, das Wissen der Öffentlichkeit über diese neue Technologie zu verbessern.

Widmung

Für die Erleuchteten, diejenigen, die die Dinge anders sehen und wollen, dass die Welt besser wird - sie mögen den Status quo oder den bestehenden Staat nicht. Du kannst ihnen zu sehr widersprechen, und du kannst noch mehr mit ihnen streiten, aber du kannst sie nicht ignorieren, und du darfst sie nicht unterschätzen, weil sie immer Dinge verändern ... Sie treiben die menschliche Rasse voran, und während einige sie als die Verrückten oder Amateure betrachten, sehen andere Genie und Innovatoren, weil diejenigen, die erleuchtet genug sind, um zu denken, dass sie die Welt verändern können, diejenigen sind, die es tun und die Menschen zur Aufklärung führen.

Epigraph

Das Schwungrad-Energiespeichersystem (FES) funktioniert, indem es die Energie als Rotationsenergie im System hält und gleichzeitig die Geschwindigkeit eines Rotors (des Schwungrads) auf eine extrem hohe Rate erhöht. Wenn Energie aus dem System entfernt wird, verlangsamt sich die Drehgeschwindigkeit des Schwungrades als direkte Folge der Theorie der Energieeinsparung. Auf der anderen Seite, wenn Energie in das System hinzugefügt wird, steigt die Drehzahl des Schwungrades als direkte Folge des Prinzips der Energieeinsparung.

Inhaltsverzeichnis

Urheberrecht

Bonus

Vorwort

Einleitung

Bestätigungen

Widmung

Epigraph

Inhaltsverzeichnis

Kapitel 1: Schwungrad-Energiespeicher

Kapitel 5: Dezentrale Erzeugung

Kapitel 3: Supraleitende magnetische Energiespeicher

Kapitel 4: Gyroskop

Kapitel 5: Elektromotor

Kapitel 6: Schwungrad

Kapitel 7: Druckluftauto

Kapitel 8: Regeneratives Bremsen

Kapitel 9: Magnetlager

Kapitel 10: Bürstenloser Gleichstrom-Elektromotor

Kapitel 11: Motorgenerator

Kapitel 12: Motorgenerator

Kapitel 8: Spitzenkraftwerk

Kapitel 14: Mikroturbine

Kapitel 15: Steuermoment-Gyroskop

Kapitel 16: Retarder (Maschinenbau)

Kapitel 17: London-Moment

Kapitel 18: Hybridfahrzeug-Antriebsstrang

Kapitel 19: Kinetisches Energierückgewinnungssystem

Kapitel 20: Lageregelung

Kapitel 21: Schwungradspeicher-Energiesystem

Epilog

Über den Autor

Demnächst

Anhänge: Neue Technologien in jeder Branche

Kapitel 1: Schwungrad-Energiespeicher

Das Schwungrad-Energiespeichersystem (FES) funktioniert, indem es die Energie als Rotationsenergie im System hält und gleichzeitig die Geschwindigkeit eines Rotors (des Schwungrads) auf eine extrem hohe Rate erhöht. Als Ergebnis des Konzepts der Energieeinsparung verlangsamt sich die Drehzahl des Schwungrads, wenn Energie aus dem System entfernt wird; Umgekehrt bewirkt das Hinzufügen von Energie zum System, dass die Geschwindigkeit des Schwungrads direkt proportional zu der in das System eingebrachten Energiemenge ansteigt.

Die meisten FES-Systeme sind auf elektrische Energie angewiesen, um das Schwungrad zu beschleunigen und zu verlangsamen, Forscher arbeiten jedoch an der Entwicklung von Geräten, die mechanische Energie direkt nutzen.

Ein Schwungrad, das von Wälzlagern gehalten und mit einem Motorgenerator gekoppelt ist, ist ein Beispiel für einen gängigen Aufbau. Es ist möglich, das Schwungrad und den Motor-Generator in einer Vakuumkammer einzuschließen, um die Reibung und die Menge an Energie, die verloren geht, zu verringern.

In Schwungrad-Energiespeichern der ersten Generation wird die Energie in einem massiven Stahlschwungrad gespeichert, das sich auf mechanischen Lagern dreht. Kohlefaserverbundrotoren werden in neueren Systemen eingesetzt, da sie eine höhere Zugfestigkeit als Stahl haben und bei gleicher Masse viel mehr Energie speichern können.

Magnetlager werden gelegentlich anstelle von mechanischen Lagern wegen ihres niedrigeren Reibungskoeffizienten verwendet.

Aufgrund der hohen Kühlkosten wurden Niedertemperatursupraleiter als potenzielles Material für den Einsatz in Magnetlagern schnell aufgegeben. Hochtemperatur-Supraleiterlager (HTSC) hingegen haben das Potenzial, kostengünstig zu sein und könnten möglicherweise die Zeit verlängern, in der Energie kostengünstig gespeichert werden könnte. Die Implementierung von Hybridlagersystemen wird am ehesten zunächst erfolgen. In der Vergangenheit hatten Hochtemperatur-Supraleiterlager Schwierigkeiten, die erforderlichen Hubkräfte für größere Designs bereitzustellen. Diese Lager haben sich jedoch als geschickt erwiesen, um die notwendige Stabilisierungskraft bereitzustellen. So wird die Lastaufnahme in Hybridlagern durch Permanentmagnete gewährleistet, während Hochtemperatursupraleiter zur Stabilisierung des Lagers eingesetzt werden. Aufgrund der Tatsache, dass Supraleiter ideale Diamagnete sind, können sie sehr gut funktionieren, wenn es um die Stabilisierung der Last geht. Wenn der Rotor versucht, sich aus seiner zentrierten Position zu bewegen, bringt ihn eine Rückstellkraft, die durch Flussstiftung verursacht wird, zurück. Diese Eigenschaft des Lagers wird als magnetische Steifigkeit bezeichnet. Es ist nicht möglich, vollständig supraleitende Magnetlager für Schwungradanwendungen einzusetzen, da sich aufgrund schlechter Steifigkeit und Dämpfung Schwingungen der Drehachse entwickeln können, die intrinsische Schwierigkeiten supraleitender Magnete darstellen.

Da das Flussstiften eine so entscheidende Komponente bei der Bereitstellung der Stabilisierungs- und Hubkraft ist, kann das HTSC für FES wesentlich leichter hergestellt werden als für andere Zwecke. Solange das Flussmittelstiften ausreichend stark ist, können HTSC-Pulver in jede erdenkliche Form gebracht werden. Bevor Supraleiter die volle Hubkraft für ein FES-System bereitstellen können, besteht eine der anhaltenden Herausforderungen darin, einen Weg zu finden, die Abnahme der Schwebekraft und den allmählichen Abfall des Rotors während des Betriebs, der durch das Flusskriechen des supraleitenden Materials verursacht wird, zu unterdrücken. Eine Herausforderung, die es zu meistern gilt, bevor Supraleiter die volle Hubkraft bereitstellen können.

Im Vergleich zu anderen Methoden der Stromspeicherung haben FES-Geräte eine längere Lebensdauer (Jahrzehnte mit wenig oder gar keiner Wartung) und sind relativ kostengünstig. Hier ist das Integral der Masse des Schwungrads und ist die Drehzahl (Anzahl der Umdrehungen pro Sekunde). m n_{m}

Die maximal mögliche spezifische Energie, die dem Rotor eines Schwungrades entzogen werden kann, wird in erster Linie durch zwei Faktoren bestimmt: Der erste ist die Geometrie des Rotors und der zweite ist die Qualität des verwendeten Materials. Diese Verbindung kann wie bei Rotoren aus einem einzigen Material dargestellt werden, die isotrop sind.

{\displaystyle {\frac {E}{m}}=K\left({\frac {\sigma }{\rho }}\right),}

wo

E ist kinetische Energie des Rotors [J], ist die Masse des Rotors [kg], ist der geometrische Formfaktor des Rotors [dimensionslos], ist die Zugfestigkeit des Materials [Pa], ist die Dichte des Materials [kg/m m K \sigma \rho ³].

Der optimale Wert für den Formfaktor eines Schwungradrotors, der der größte erreichbare Wert ist, ist , Es ist etwas, das nur durch die Verwendung der theoretischen Scheibenform mit konstanter Spannung erreicht werden kann. K=1

Eine Scheibengeometrie mit konstanter Dicke hat den Formfaktor , während für einen Stab konstanter Dicke der Wert ist. {\displaystyle K=0.606} {\displaystyle K=0.333}

Ein dünner Zylinder hat einen Formfaktor von . {\displaystyle K=0.5}

Für die meisten Schwungräder, die eine Welle haben, ist der Formfaktor unter oder um . {\textstyle K=0.333}

Ein wellenloses Design hat einen Formfaktor ähnlich einer Scheibe mit konstanter Dicke ( ), Dies ermöglicht eine doppelt so hohe Energiedichte. {\textstyle K=0.6}

Für die Energiespeicherung ist es vorzuziehen, Materialien zu wählen, die eine hohe Festigkeit, aber eine geringe Dichte aufweisen. Schwungräder, die als Stand der Technik gelten, verwenden aus diesem Grund häufig Verbundwerkstoffe. Das Verhältnis von Festigkeit zu Dichte eines Materials kann in Wh/kg (oder Nm/kg) dargestellt werden; einige Verbundwerkstoffe sind in der Lage, Werte von mehr als 400 Wh/kg zu erreichen.

Es gibt einige neuere Schwungräder, deren Rotoren aus Verbundwerkstoffen bestehen. Ein Beispiel ist das von der Beacon Power Corporation entwickelte Schwungrad aus Kohlefaserverbundwerkstoff.

Die Zugfestigkeit des Rotors ist eine der wichtigsten Einschränkungen, die bei der Konstruktion von Schwungrädern festgelegt werden. Im Allgemeinen bestimmt die Stärke der Scheibe die maximale Geschwindigkeit, mit der sie gedreht werden kann, und die Energiemenge, die das Gerät speichern kann. (Da die maximale Geschwindigkeit des Schwungrads, mit der es sich drehen kann, ohne zu reißen, abnimmt, wenn sein Gewicht erhöht wird, ohne dass seine Festigkeit entsprechend erhöht wird, führt das Hinzufügen von Gewicht zum Schwungrad nicht zu einer Erhöhung der Gesamtenergiemenge, die es speichern kann.)

Wenn die Zugfestigkeit der äußeren Bindungsabdeckung eines Verbundschwungrads überschritten wird, bricht die Abdeckung und das Rad zerbricht, da die äußere Radkompression um den gesamten Umfang verloren geht und seine gesamte gespeicherte Energie auf einmal freigesetzt wird; Dieses Phänomen wird allgemein als Schwungradexplosion bezeichnet, da Radfragmente eine kinetische Energie erreichen können, die mit der einer Kugel vergleichbar ist. Schwungräder werden in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet, einschließlich Automobilen, Luft- und Raumfahrt und Militärfahrzeugen Verbundwerkstoffe, die in Schichten gewickelt und geklebt werden, neigen dazu, schnell zu zerfallen, zuerst in Filamente mit kleinem Durchmesser, die sich verwickeln und verlangsamen, und dann in glühendes Pulver; Ein gegossenes Metallschwungrad schleudert große Brocken von Hochgeschwindigkeitssplittern ab. Verbundwerkstoffe, die gewickelt und schichtweise verklebt werden, neigen dazu, schnell zu zerfallen.

Die Bindungsstärke der Korngrenzen in einem polykristallinen Formmetall bestimmt die Ausfallgrenze für ein Schwungrad aus Metallguss. Besonders anfällig für Ermüdung und die Entstehung von Mikrofrakturen ist Aluminium, das durch wiederholte energiearme Beanspruchung entstehen kann. Es ist möglich, dass Winkelkräfte dazu führen, dass sich Teile eines Metallschwungrades entweder vollständig lösen und unregelmäßig um das Innere springen, oder sie könnten dazu führen, dass sich diese Teile nach außen biegen und beginnen, am äußeren Eindämmungsgefäß zu ziehen. Der Rest des Schwungrades ist an dieser Stelle sehr aus dem Gleichgewicht geraten, was zu einem vorzeitigen Ausfall der Lager aufgrund von Vibrationen und dem abrupten Schockbruch großer Teile des Schwungrads führen kann.

Herkömmliche Schwungradsysteme erfordern die Verwendung robuster Sicherheitstanks als Sicherheitsmaßnahme; Dies führt jedoch zu einer Erhöhung der Gesamtmasse des Geräts. Die Energie, die freigesetzt wird, wenn etwas ausfällt, kann reduziert werden, indem eine gallertartige oder eingekapselte Flüssigkeit als innere Gehäuseauskleidung verwendet wird. Dies führt dazu, dass die Flüssigkeit kocht und die Energie absorbiert, die freigesetzt wird, wenn etwas versagt. Trotzdem entscheiden sich viele Kunden von großen Schwungrad-Energiespeichersystemen dafür, die Schwungräder im Boden zu vergraben, um zu verhindern, dass Material aus dem Eindämmungsbehälter entweicht.

Schwungrad-Energiespeicher, die mechanische Lager verwenden, können innerhalb von nur zwei Stunden zwischen 20 und 50 Prozent ihrer Energie verlieren.

Schwungräder, wenn sie in Autos eingebaut sind, erfüllen auch die Funktion von Gyroskopen, da die Größenordnung ihres Drehimpulses oft mit der der Kräfte vergleichbar ist, die auf das fahrende Fahrzeug ausgeübt werden. Beim Abbiegen oder Fahren über unebenes Gelände kann dieses Attribut die Fahreigenschaften des Fahrzeugs beeinträchtigen. Das Fahren entlang der Seite eines steilen Hügels kann dazu führen, dass Räder teilweise vom Boden abheben, während das Schwungrad seitliche Kippkräfte bekämpft. Auf der anderen Seite kann diese Eigenschaft verwendet werden, um das Auto im Gleichgewicht zu halten, um zu verhindern, dass es bei schnellen Kurven überrollt. Dadurch würde sichergestellt, dass das Fahrzeug nicht umgeworfen wird.

Wenn ein Schwungrad nur für die Auswirkungen verwendet wird, die es auf die Haltung eines Fahrzeugs hat, und nicht für die Speicherung von Energie, bezeichnen wir diese bestimmte Art von Schwungrad als Reaktionsrad oder Steuermomentgyroskop.

Durch das Einsetzen des Schwungrads in einen richtig eingestellten Satz von Gimbals kann der Widerstand der Winkelneigung fast vollständig vermieden werden. Dadurch behält das Schwungrad seine ursprüngliche Ausrichtung bei, ohne das Fahrzeug zu beschädigen (siehe Eigenschaften eines Gyroskops). Dies beseitigt nicht die Komplexität, die durch die Gimbal-Sperre verursacht wird. Daher muss ein Gleichgewicht zwischen der Anzahl der Gimbals und der verfügbaren Winkelflexibilität gefunden werden.

Die Achse, die durch die Mitte des Schwungrads verläuft, fungiert als ein einzelner Kardan, und wenn sie vertikal ausgerichtet ist, kann das Schwungrad in einer horizontalen Ebene um volle 360 Grad gieren. Das Fahren bergauf erfordert beispielsweise einen zweiten Pitch-Gimbal, während das Fahren entlang einer steilen Böschung einen dritten Roll-Gimbal erfordert. Beide Szenarien erfordern zusätzliche Gimbals.

Ein frei beweglicher Gimbal, der im Inneren eines Fahrzeugs montiert wird, benötigt ein kugelförmiges Volumen, damit sich das Schwungrad im Inneren frei drehen kann. Das Schwungrad selbst kann eine flache Ringform haben, aber die Montage selbst muss ein kugelförmiges Volumen sein. Wenn es sich selbst überlassen wird, würde sich das sich drehende Schwungrad eines Fahrzeugs allmählich in Richtung der Erdrotation entwickeln, und es würde noch weiter in Fahrzeugen vordringen, die große Entfernungen über die gekrümmte kugelförmige Oberfläche der Erde zurücklegen.

Aufgrund der Präzession, die auftritt, wenn sich die Erde dreht, stellt ein Full-Motion-Gimbal zusätzliche Herausforderungen dar, wie man Kraft in und aus dem Schwungrad transportiert. Dies liegt daran, dass das Schwungrad die Fähigkeit hat, sich einmal täglich vollständig umzudrehen. Volle Rotationsfreiheit würde Schleifringe für Stromleiter erfordern, die um jede Gimbalachse platziert werden, was die Komplexität des Designs weiter erhöhen würde.

Um die verfügbare Fläche besser zu nutzen, ist es möglich, dass das Gimbal-System ein Design hat, das seinen Bewegungsbereich einschränkt und Stoßdämpfer verwendet, um unerwartete, schnelle Bewegungen innerhalb einer bestimmten Anzahl von Grad der Winkelrotation außerhalb der Ebene mit Stoßdämpfern abzufedern, wonach das Schwungrad schrittweise gezwungen wird, sich der vorherrschenden Ausrichtung des Fahrzeugs anzupassen.

Dies führt zu einer Verringerung der Fläche, die für die Gimbalbewegung um ein ringförmiges Schwungrad herum