PresseBLICK-Rezensionen Elektrotechnik



Nurbej Vladimirovic Gulia

Der "Energiekonserve" auf der Spur

Berlin 1989: VEB Verlag Technik, 159 S., 132 Abbildungen, DM 15.-


Die Vereinigung Deutschlands hat manches Buch in westdeutsche Buchhandlungen gebracht, das früher nur im Osten erhältlich war. Darunter befinden sich gelegentlich "Schnäppchen", die genauso preiswert wie interessant sind. Schnelles Zugreifen empfiehlt sich, da man nie weiß, ob das Buch noch lieferbar ist und ob der Verlag überhaupt noch existiert.

In diese Kategorie gehört das vorliegende Buch. Es erschien erstmals 1986 in russisch und wurde kurz vor dem Zusammenbruch der ehemaligen DDR ins Deutsche übersetzt. Der Autor ist Fachmann für die Speicherung von Energie mittels Schwungrädern. Sein Buch wendet sich nicht an Experten, sondern an eine breite Öffentlichkeit. Es ist im besten Sinne populärwissenschaftlich. Der Autor versteht es, seine lebenslange Suche nach dem idealen Energiespeicher überaus anschaulich darzustellen. Sein Stil ist dennoch stringent und entbehrt nicht eines gewissen Humors. Von der eher drögen Sprache und Didaktik der meisten populärwissenschaftlichen Bücher aus dem ehemaligen Ostblock hebt sich das Buch wohltuend ab.

Mit "Superschwungrädern" zu neuen Ufern

Für die Speicherung elektrischer Energie gibt es bis heute bekanntlich nur unbefriedigende Lösungen. Zumindest, was die Speicherung großer Energiemengen auf kleinem Raum betrifft. Hier liegt zum Beispiel das Hauptproblem, mit dem sich die Konstrukteure von Elektroautos herumschlagen müssen.

Der Verfasser läßt die verschiedenen Möglichkeiten zur Speicherung von Strom, an denen zur Zeit gearbeitet wird, Revue passieren, vom Supraleiter bis zum Wasserstoff. Dann aber wendet er sich seinem eigentlichen Thema zu, der Speicherung von Energie mittels einer neuen Generation von Schwungrädern.

Zunächst hört sich dieser Vorschlag wie eine Schnapsidee an. Man glaubt die Möglichkeiten und Grenzen von Schwungrädern hinreichend zu kennen: Aus dem Museum, wo die gußeisernen Schwungräder stehen, die einst den Dampfmaschinen bei der Überwindung des toten Punkts geholfen haben...

Genau besehen hat das Schwungrad als Energiespeicher aber bis heute nicht ausgedient. Zum Beispiel könnte kein Auto ohne den Schwungrad-Effekt der Kurbelwelle fahren. Überall, wo die geradlinige Bewegung eines Kolbens in kreisförmige Bewegung umgesetzt wird, ist das Trägheitsmoment von rotierender Masse als Energiespeicher unentbehrlich. Oft versteckt sich dieser Kurzzeit-Energiespeicher in Riemenscheiben, Kupplungen, Zahnrädern und anderen Maschinenteilen, die nicht unbedingt wie ein Rad aussehen müssen. Selbst im Bereich der Elektrizität weiß man das Schwungrad für die kurzzeitige Energiespeicherung zu schätzen: Als Ilgner-Umformer, der beim Antrieb von Walzen oder Fördermaschinen plötzlich auftretende Leistungsanforderungen mit der rotierenden Schwungradmasse ausgleicht und so Belastungsstöße vom Netz fernhält.

Schon bisher gab es Lokomotiven und Busse mit Schwungrad-Antrieb

Es steht also außer Frage, daß Schwungräder hervorragende Kurzzeit-Energiespeicher sind. Aber auch als Langzeit-Energiespeicher taugen sie offenbar mehr, als gemeinhin angenommen wird. Zwei Beispiele, die der Verfasser anführt, mögen dies verdeutlichen:

In der Sowjetunion wurden für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bergwerken Schwungrad-Lokomotiven entwickelt. Das Schwungrad hatte eine Masse von 1,5 t und konnte nach einmaligem "Aufziehen" die Lokomotive mit angehängten Förderwagen mehrere Kilometer weit bewegen.

In der Schweiz wurden in den fünfziger Jahren von der Firma Oerlikon sogenannte Gyrobusse gebaut. Der Gyrobus hatte ein 1,5 t schweres Schwungrad mit einem Durchmesser von 1,5 m. Dieses Schwungrad trieb einen Generator an, der seinerseits den Strom für den Elektroantrieb des Fahrzeugs lieferte. An bestimmten Haltestellen, alle 1,2 bis 2 Kilometer, wurde das Schwungrad binnen 40 Sekunden wieder auf die volle Drehzahl von 3000 Upm gebracht. Der Generator arbeitete dann im Motorbetrieb und beschleunigte das Schwungrad. Den Strom lieferte ein spezieller Lademast. Ohne Nachladen hätte der Bus etwa sechs Kilometer weit fahren können.

Das sind schon recht beachtliche Leistungen. Sie würden allerdings noch weit übertroffen von dem "Superschwungrad", das dem Verfasser vorschwebt und das er im kleinen Maßstab schon erfolgreich erprobt haben will. Der Grundgedanke dabei ist die Erhöhung der Drehzahl. Nun bersten freilich alle Schwungräder ab einer bestimmten Drehzahl, weil das Material den auftretenden Fliehkräften nicht mehr gewachsen ist. In der Dampfmaschinen-Ära ist es deshalb immer wieder zu verheerenden Schwungrad-Explosionen gekommen. Das "Superschwungrad" geht hier neue Wege. Es besteht nicht aus massivem Material, sondern z.B. aus hochfestem Stahlband, das zu einer Scheibe gewickelt wird. Es soll damit sowohl höhere Belastungen aushalten als auch beim Bersten ungefährlich sein. Hinzu kommen eine Reihe weiterer technischer Kniffe wie die magnetische Aufhängung des Schwungrads im luftleeren, reibungslosen Raum.

Als Weiterentwicklung schwebt dem Verfasser sogar ein "Superschwungrad-Speicher" für die Stromwirtschaft vor, der ganze Pumpspeicherkraftwerke ersetzen könnte. Das Schwungrad wird dabei horizontal in die Erde eingelassen und hat mehrere hundert Meter Durchmesser. Es ist kein Rad im üblichen Sinne und hat auch keine Speichen, sondern besteht aus einem Rotor-Ring, der sich im Vakuum und magnetisch gelagert mit rasender Geschwindigkeit innerhalb eines Stator-Ringes dreht. Das Gebilde könnte wahlweise Strom aufnehmen (Motorbetrieb) oder seine kinetische Energie wieder in Strom verwandeln (Generatorbetrieb).

Wieweit sich die Überlegungen des Autors verwirklichen lassen, bleibt abzuwarten. Auch für die "Superschwungräder" gelten letzten Endes dieselben physikalischen Zusammenhänge zwischen Masse und Drehzahl wie für die Veteranen des Dampfmaschinenzeitalters. Dennoch stecken in der klassischen Mechanik offenbar mehr Möglichkeiten zur Speicherung großer Energiemengen als man zunächst anzunehmen geneigt ist. Schon dieser Aha-Effekt lohnt die Lektüre.

(PB 11/92/*leu)