STTR Phase II: Ultra-thin Laminar Flywheels for Utility Scale Energy Storage
STTR 第二阶段:用于公用事业规模储能的超薄层流飞轮
基本信息
- 批准号:2231076
- 负责人:
- 金额:$ 100万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Cooperative Agreement
- 财政年份:2023
- 资助国家:美国
- 起止时间:2023-06-15 至 2025-05-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The broader impact/commercial potential of this Small Business Technology Transfer (STTR) Phase II project is to reduce power infrastructure bottlenecks to the deployment of electric vehicle fast chargers. Typically, it is expensive to install high power electric vehicle fast chargers because of limited power availability or demand charges. A large network of electric vehicle fast chargers would reduce range anxiety among electric vehicle drivers and accelerate the electrification of transportation overall. Energy storage systems can be used to build a “buffer” between low power availability at a site and high-power fast chargers by accumulating and then rapidly discharging energy, but conventional chemical batteries have a limited cycle life which degrades faster in high-power applications. Kinetic batteries (such as those based on flywheels), on the other hand, could enable this without having to be replaced and without hazardous byproducts. Modular, cost-effective “buffers” could be deployed anywhere and everywhere an electric vehicle fast charger is required and where power availability is limited.This STTR Phase II project proposes to fabricate, test, and deploy a pilot 100 kWh / 400 kW modular kinetic battery system into a 350 kW electric vehicle charging station along with commercial partners to validate whether the system can act as a drop-in solution. This project enables high-power, fast electric vehicle charging utilizing the existing, low-power grid connections. This project has three basic objectives: 1) fabricate a kinetic battery module with 100 kWh energy storage capacity and 400 kW power output, 2) conduct a rigorous test of the kinetic battery as part of a high-power electric vehicle charger, and 3) design a high-power, alternating current homopolar motor/generator which can provide damping forces to the rotor passively via its windings. This kinetic battery system implements a passively stable magnetic bearing system which enables larger module sizes (reduces balance of system costs and operating expenses) and can connect to the grid synchronously, eliminating the need for costly power electronics and enabling it to provide grid-stabilizing physical inertia as an ancillary service.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
这个小企业技术转让(STTR)第二阶段项目的更广泛的影响/商业潜力是减少电力基础设施的瓶颈,以部署电动汽车快速充电器。通常,由于有限的电力可用性或需求充电,安装高功率电动车辆快速充电器是昂贵的。一个大型的电动汽车快速充电器网络将减少电动汽车司机的里程焦虑,并加速整体交通的电气化。能量存储系统可用于通过积累能量然后快速放电来在现场的低功率可用性和高功率快速充电器之间建立“缓冲器”,但是传统的化学电池具有有限的循环寿命,其在高功率应用中降解得更快。另一方面,动力电池(如基于飞轮的电池)可以实现这一点,而无需更换,也没有危险的副产品。模块化的、具有成本效益的“缓冲器”可以部署在任何地方,任何需要电动汽车快速充电器的地方,以及电力供应有限的地方。这个STTR第二阶段项目建议制造、测试、并与商业合作伙伴一起在350 kW电动汽车充电站中部署一个试验性的100 kWh / 400 kW模块化动力电池系统,以验证该系统是否可以作为一个下降-在溶液中。该项目利用现有的低功率电网连接实现高功率、快速的电动汽车充电。该项目有三个基本目标:1)制造具有100 kWh能量存储容量和400 kW功率输出的动能电池模块,2)对动能电池作为大功率电动汽车充电器的一部分进行严格测试,以及3)设计大功率交流单极电动机/发电机,其可以通过其绕组被动地向转子提供阻尼力。该动力电池系统实现了被动稳定的磁轴承系统,该系统能够实现更大的模块尺寸(减少系统成本和运行费用的平衡)并且可以同步连接到电网,消除了对昂贵的电力电子设备的需求,并使其能够提供电网,稳定物理惯性作为辅助服务。该奖项反映了NSF的法定使命,并已被认为是值得通过评估使用的支持基金会的学术价值和更广泛的影响审查标准。
项目成果
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