Lendkerekes energiatároló rendszer a Kozmoszban

Egyszer-kétszer végighúzogattuk a földön, hangos zörgéssel lendületből haladtak néhány centimétert és megálltak az apró játékautók. Sejtette volna bárki, hogy a lendkerék egyszer megmozgatja még a konstruktőrök élénk képzelőerejét?

Vagy öt éve foglalkoznak lendkerekes akkumulátorok kifejlesztésével a konstruktőrök, s egyszer még felváltják a kémiai akkumulátorokat. A működési elv: elektromotorral sebes forgásba hoznak egy henger alakú rotort, majd amikor szükség van több energiára, működtetni kezdenek még egy áramtermelő generátort.

Technikailag a nagy szilárdságú anyagok teszik használhatóvá a rendszert, amelyek óriási fordulatszámú mechanikai igénybevételt bírnak majd ki. Kidolgozták a kis súrlódással működő mágneses csapágyazást is. Ez lehetővé teszi a több órán át tartó gyors forgást. Hozzájárul a lendkerék újjászületéséhez az átalakításokhoz szükséges erősáramú elektronika is. A kémiai akkumulátorokhoz hasonló vagy jobb tömeg-energia arány eléréséhez a rotornak nagyon gyorsan kell forognia.

A NASA ipari cégekkel együttműködve a Nemzetközi Űrállomáson tervezi a kinetikus akkumulátorok munkába állítását. Ezekben a kísérleti berendezésekben a rotor fordulatszáma percenként 53 000, ami a hangsebesség (1875 méter másodpercenként) kétszeresénél nagyobb lineáris sebességet jelent. A fellépő mechanikai igénybevétel elviselésére a rotor szénszállal erősített epoxigyantából, a tengely pedig titánból készül. A 30 kilogramm tömegű rotor 12 óránál hosszabb ideig foroghat, s ez annyit jelent, hogy néhány óra hosszat csekély veszteséggel tárolható ily módon az energia. Hatásfoka (a bevitt és kivehető energia aránya) a fordulatszámmal együtt növekszik.

A lendkerekes akkumulátorokat más jó tulajdonságaik is előnyössé teszik. Élettartamuk húsz év lesz, a kémiai akkumulátorok 4-5 esztendejével szemben, s nem csak egy szűk hőmérsékleti tartományban működnek.

Igaz, a lendkerekes rendszer csak néhány órás működésre képes, ez viszont az űrállomáson nem hátrány. Itt az energiaellátást napelemek biztosítják, és akkumulátorra csak addig lehet szükség, amíg a Föld árnyékában repül.

A Nemzetközi Űrállomáson jelenleg is működnek kis sebességű lendkerekek (giroszkópok), melyeknek helyzetszabályozás a feladatuk. Ezek a lendkerekek szabályozzák az űrállomás stabilitását: legyen mindig az aktuális feladatnak megfelelő állásban az űrállomás, és ne kezdjen magától pörögni. A lendkerekes energiatároló rendszerrel kombinálni fogják ezt a második funkciót is. A teljes lendkerekes rendszer már tesztelt változata 2004-re készül el.
Természetesen nem csak űrállomáson alkalmazhatók a lendkerekes energiatároló-rendszerek: számos más potenciális alkalmazásuk lehet hőerőművekben vagy hibrid járművekben is.