फ्लाईवील ऊर्जा भंडारण

चक्का ऊर्जा भंडारण (FES) एक रोटर (चक्का) को बहुत तेज गति से गति देकर कार्य करता है और प्रणाली में ऊर्जा को घूर्णी ऊर्जा के रूप में बनाए रखता है। जब प्रणाली से ऊर्जा निकाली जाती है, ऊर्जा के संरक्षण के सिद्धांत के परिणामस्वरूप चक्का की घूर्णी गति कम हो जाती है; प्रणाली में ऊर्जा जोड़ने के परिणामस्वरूप चक्का की गति में वृद्धि होती है।

अधिकांश एफईएस प्रणालियां चक्का को तेज और धीमा करने के लिए बिजली का उपयोग करती हैं, किन्तु ऐसे उपकरण विकसित किए जा रहे हैं जो सीधे यांत्रिक ऊर्जा का उपयोग करते हैं।

उन्नत एफईएस प्रणाली में उच्च शक्ति वाले कार्बन-फाइबर कंपोजिट से बने रोटर होते हैं, जो चुंबकीय बीयरिंगों द्वारा निलंबित होते हैं, और एक निर्वात बाड़े में 20,000 से 50,000 आरपीएम की गति से घूमते हैं। ऐसे चक्का कुछ ही मिनटों में गति में आ सकते हैं - भंडारण के कुछ अन्य रूपों की तुलना में उनकी ऊर्जा क्षमता बहुत अधिक तेज़ी से पहुँचती है।

मुख्य घटक
एक विशिष्ट प्रणाली में एक चक्का होता है जो मोटर-जनरेटर से जुड़े रोलिंग-तत्व असर  द्वारा समर्थित होता है। घर्षण और ऊर्जा हानि को कम करने के लिए चक्का और कभी-कभी मोटर-जनरेटर को निर्वात कक्ष में संलग्न किया जा सकता है।

पहली पीढ़ी के चक्का ऊर्जा-भंडारण प्रणालियाँ यांत्रिक बीयरिंगों पर घूमते हुए एक बड़े इस्पात  के चक्का का उपयोग करती हैं। नई प्रणालियाँ  कार्बन फाइबर  समग्र चक्का का उपयोग करती हैं जिनकी तन्यता ताकत स्टील की तुलना में अधिक होती है और समान द्रव्यमान के लिए बहुत अधिक ऊर्जा संग्रहीत कर सकती है।

घर्षण को कम करने के लिए, कभी-कभी बेयरिंग (यांत्रिक) के अतिरिक्त चुंबकीय बियरिंग का उपयोग किया जाता है।

अतिचालक बीयरिंगों का संभावित भावी उपयोग
प्रशीतन के खर्च ने चुंबकीय बीयरिंगों में उपयोग के लिए कम तापमान वाले सुपरकंडक्टर्स को जल्दी खारिज कर दिया। चूंकि, उच्च-तापमान सुपरकंडक्टिविटी|उच्च-तापमान सुपरकंडक्टर (HTSC) बीयरिंग किफायती हो सकते हैं और संभवत: उस समय को बढ़ा सकते हैं जब ऊर्जा को आर्थिक रूप से संग्रहीत किया जा सकता है। सबसे पहले हाइब्रिड बेअरिंग प्रणाली के उपयोग की संभावना है। उच्च-तापमान सुपरकंडक्टर बीयरिंगों में ऐतिहासिक रूप से बड़े डिजाइनों के लिए आवश्यक उत्थापन बल प्रदान करने में समस्याएँ रही हैं, किन्तु आसानी से एक स्थिरीकरण बल प्रदान कर सकते हैं। इसलिए, हाइब्रिड बीयरिंगों में, स्थायी चुंबक भार का समर्थन करते हैं और इसे स्थिर करने के लिए उच्च तापमान सुपरकंडक्टर्स का उपयोग किया जाता है। सुपरकंडक्टर्स लोड को स्थिर करने के लिए अच्छी तरह से कार्य कर सकते हैं, क्योंकि वे सही dimagnet हैं। यदि रोटर ऑफ-सेंटर बहाव करने की प्रयास करता है, तो फ्लक्स पिनिंग के कारण एक रिस्टोरिंग बल इसे पुनर्स्थापित करता है। इसे असर की चुंबकीय कठोरता के रूप में जाना जाता है। घूर्णी अक्ष कंपन कम कठोरता और अवमंदन के कारण हो सकता है, जो सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट की अंतर्निहित समस्याएं हैं, जो चक्का अनुप्रयोगों के लिए पूर्ण रूप से सुपरकंडक्टिंग चुंबकीय बीयरिंगों के उपयोग को रोकते हैं।

चूंकि फ्लक्स पिनिंग स्थिरीकरण और उत्थापन बल प्रदान करने के लिए एक महत्वपूर्ण कारक है, इसलिए एचटीएससी को अन्य उपयोगों की तुलना में एफईएस के लिए अधिक आसानी से बनाया जा सकता है। जब तक फ्लक्स पिनिंग मजबूत है तब तक एचटीएससी पाउडर मनमाना आकार में बनाया जा सकता है। सुपरकंडक्टर्स से पहले एक निरंतर चुनौती को दूर करना है जो एफईएस प्रणाली के लिए पूर्ण भारोत्तोलन बल प्रदान कर सकता है, सुपरकंडक्टिंग सामग्री के फ्लक्स रेंगने के कारण ऑपरेशन के समय उत्तोलन बल की कमी और रोटर की क्रमिक गिरावट को दबाने का एक विधि ढूंढ रहा है।

सामान्य
बिजली को स्टोर करने के अन्य तरीकों की तुलना में, FES प्रणाली का जीवनकाल लंबा होता है (कम या बिना रखरखाव के दशकों तक चलने वाला; चक्का के लिए उद्धृत पूर्ण-चक्र जीवनकाल 10 से अधिक से लेकर है5, 10 तक7, उपयोग के चक्र), उच्च विशिष्ट ऊर्जा (100–130 W·h/kg, या 360–500 किलोजूल/किलोग्राम), और बड़े अधिकतम बिजली उत्पादन। चक्का की ऊर्जा रूपांतरण दक्षता (प्रति ऊर्जा में ऊर्जा का अनुपात), जिसे राउंड-ट्रिप दक्षता के रूप में भी जाना जाता है, 90% तक उच्च हो सकती है। विशिष्ट क्षमता 3 किलोवाट घंटे से लेकर 133 किलोवाट घंटे तक होती है। प्रणाली की रैपिड चार्जिंग 15 मिनट से भी कम समय में होती है। फ्लाईव्हील्स के साथ अधिकांशतः उद्धृत की जाने वाली उच्च विशिष्ट ऊर्जा थोड़ी भ्रामक हो सकती है क्योंकि निर्मित व्यावसायिक प्रणालियों में बहुत कम विशिष्ट ऊर्जा होती है, उदाहरण के लिए 11 W·h/kg, या 40 किलोजूल/किलोग्राम।

ऊर्जा भंडारण का रूप


यहाँ $$m$$ चक्का के द्रव्यमान का अभिन्न अंग है, और $$n_m$$ घूर्णी गति (प्रति सेकंड क्रांतियों की संख्या) है।
 * निष्क्रियता का समय: || $$J_m = \int_m r^2\,\mathrm dm$$
 * कोणीय गति || $$ \omega_m = 2 \pi \cdot n_m$$
 * संग्रहीत घूर्णी ऊर्जा: || $$ W_{\text{kin}} = \frac{1}{2} J_m\omega^2$$
 * }
 * संग्रहीत घूर्णी ऊर्जा: || $$ W_{\text{kin}} = \frac{1}{2} J_m\omega^2$$
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विशिष्ट ऊर्जा
चक्का रोटर की अधिकतम विशिष्ट ऊर्जा मुख्य रूप से दो कारकों पर निर्भर करती है: पहला रोटर की ज्यामिति है, और दूसरा उपयोग की जा रही सामग्री के गुण हैं। एकल-सामग्री, समदैशिक  रोटर्स के लिए इस संबंध को व्यक्त किया जा सकता है
 * $$\frac{E}{m} = K\left(\frac{\sigma}{\rho}\right),$$

कहाँ
 * $$E$$ रोटर [J] की गतिज ऊर्जा है,
 * $$m$$ रोटर का द्रव्यमान [किग्रा] है,
 * $$K$$ रोटर का ज्यामितीय आकार कारक [आयाम रहित] है,
 * $$\sigma$$ सामग्री की तन्यता ताकत है [पा],
 * $$\rho$$ सामग्री का घनत्व है [kg/m3]।

ज्यामिति (आकृति कारक)
आकार कारक के लिए उच्चतम संभव मान एक चक्का रोटर का, है $$K = 1$$, जिसे केवल सैद्धांतिक निरंतर-तनाव डिस्क ज्यामिति द्वारा प्राप्त किया जा सकता है। एक स्थिर-मोटाई डिस्क ज्यामिति का आकार कारक होता है $$K = 0.606$$, जबकि स्थिर मोटाई की छड़ के लिए मान है $$K = 0.333$$. एक पतले बेलन का आकार गुणक होता है $$K = 0.5$$. शाफ्ट वाले अधिकांश चक्का के लिए, आकार कारक नीचे या लगभग होता है $K = 0.333$. एक शाफ़्ट-लेस डिज़ाइन एक स्थिर-मोटाई वाली डिस्क के समान आकार कारक होता है ($K = 0.6$ ), जो दोगुनी ऊर्जा घनत्व को सक्षम बनाता है।

भौतिक गुण
ऊर्जा भंडारण के लिए, उच्च शक्ति और कम घनत्व वाली सामग्री वांछनीय है। इस कारण से, मिश्रित सामग्री का उपयोग अधिकांशतः उन्नत चक्का में किया जाता है। किसी सामग्री की विशिष्ट शक्ति | शक्ति-से-घनत्व अनुपात Wh/kg (या Nm/kg) में व्यक्त किया जा सकता है; कुछ मिश्रित सामग्रियों द्वारा 400 Wh/kg से अधिक मूल्य प्राप्त किए जा सकते हैं।

रोटर सामग्री
कई आधुनिक चक्का रोटार मिश्रित सामग्री से बनाए जाते हैं। उदाहरणों में बीकन पावर कॉर्पोरेशन से कार्बन-फाइबर समग्र चक्का सम्मिलित है और फिलिप्स सर्विस इंडस्ट्रीज का पावरथ्रू फ्लाईव्हील। वैकल्पिक रूप से, कैलनेटिक्स अपने चक्का निर्माण में एयरोस्पेस-ग्रेड उच्च-प्रदर्शन स्टील का उपयोग करता है।

इन रोटरों के लिए, भारित-औसत दृष्टिकोण का उपयोग करके भौतिक गुणों, ज्यामिति और ऊर्जा घनत्व के बीच संबंध व्यक्त किया जा सकता है।

तन्य शक्ति और विफलता मोड
चक्का डिजाइन की प्राथमिक सीमाओं में से एक रोटर की तन्य शक्ति है। सामान्यतया, डिस्क जितनी मजबूत होगी, उतनी ही तेजी से घूम सकती है, और उतनी ही अधिक ऊर्जा प्रणाली स्टोर कर सकता है। (ताकत में तदनुरूप वृद्धि के बिना चक्का को भारी बनाने से चक्का बिना टूटे घूम सकने वाली अधिकतम गति को धीमा कर देगा, इसलिए चक्का संग्रहित ऊर्जा की कुल मात्रा में वृद्धि नहीं करेगा।)

जब एक समग्र चक्का के बाहरी बाध्यकारी आवरण की तन्यता ताकत पार हो जाती है, तो बाध्यकारी आवरण टूट जाएगा, और पहिया टूट जाएगा क्योंकि बाहरी पहिया संपीड़न पूरी परिधि के आसपास खो जाता है, इसकी सभी संग्रहीत ऊर्जा को एक बार में जारी करता है; इसे सामान्यतः चक्का विस्फोट के रूप में जाना जाता है क्योंकि पहिये के टुकड़े बुलेट की तुलना में गतिज ऊर्जा तक पहुंच सकते हैं। मिश्रित सामग्री जो परतों में घाव और चिपकी होती है, जल्दी से बिखर जाती है, पहले छोटे-व्यास के तंतुओं में जो एक दूसरे को उलझाते और धीमा करते हैं, और फिर लाल-गर्म पाउडर में; एक धातु डालें  फ्लाईव्हील हाई-स्पीड छर्रे के बड़े हिस्से को फेंकता है।

कास्ट मेटल फ्लाईव्हील के लिए, विफलता सीमा पालीक्रिस्टल मोल्डेड धातु की अनाज सीमाओं की बाध्यकारी शक्ति है। एल्यूमीनियम विशेष रूप से थकान (सामग्री) से ग्रस्त है और बार-बार कम ऊर्जा खींचने से माइक्रोफ्रैक्चर विकसित कर सकता है। कोणीय बल धातु के चक्का के कुछ हिस्सों को बाहर की ओर मोड़ने और बाहरी नियंत्रण पोत पर खींचना प्रारंभ कर सकते हैं, या पूर्ण रूप से अलग हो सकते हैं और आंतरिक रूप से बेतरतीब ढंग से उछल सकते हैं। बाकी चक्का अब गंभीर रूप से असंतुलित हो गया है, जिससे कंपन से तेजी से असर विफल हो सकता है, और चक्का के बड़े खंडों का अचानक झटका टूट सकता है।

पारंपरिक चक्का प्रणालियों को सुरक्षा एहतियात के तौर पर मजबूत रोकथाम जहाजों की आवश्यकता होती है, जो डिवाइस के कुल द्रव्यमान को बढ़ाता है। विफलता से निकलने वाली ऊर्जा को एक जिलेटिनस या एन्कैप्सुलेटेड तरल आंतरिक आवास अस्तर के साथ गीला किया जा सकता है, जो विनाश की ऊर्जा को उबालेगा और अवशोषित करेगा। फिर भी, बड़े पैमाने पर चक्का ऊर्जा-भंडारण प्रणालियों के कई ग्राहक किसी भी सामग्री को रोकने के लिए उन्हें जमीन में एम्बेड करना पसंद करते हैं जो कि नियंत्रण पोत से बच सकते हैं।

ऊर्जा भंडारण दक्षता
यांत्रिक बियरिंग्स का उपयोग करने वाले फ्लाईव्हील ऊर्जा भंडारण प्रणाली दो घंटे में अपनी ऊर्जा का 20% से 50% तक खो सकते हैं। इस ऊर्जा हानि के लिए जिम्मेदार अधिकांश घर्षण, पृथ्वी के घूमने के कारण चक्का बदलने वाले अभिविन्यास से उत्पन्न होता है (एक प्रभाव जैसा कि फौकॉल्ट पेंडुलम द्वारा दिखाया गया है)। अभिविन्यास में यह परिवर्तन चक्का के कोणीय संवेग द्वारा लगाए गए जाइरोस्कोपिक बलों द्वारा विरोध किया जाता है, इस प्रकार यांत्रिक बीयरिंगों के विरुद्ध एक बल का प्रयोग करता है। यह बल घर्षण को बढ़ाता है। चक्का के घूर्णन के अक्ष को पृथ्वी के घूर्णन के अक्ष के समांतर संरेखित करके इससे बचा जा सकता है।

इसके विपरीत, चुंबकीय बीयरिंग और उच्च वैक्यूम वाले चक्का 97% यांत्रिक दक्षता और 85% राउंड ट्रिप दक्षता बनाए रख सकते हैं।

वाहनों में कोणीय गति का प्रभाव
जब वाहनों में उपयोग किया जाता है, तो चक्का जाइरोस्कोप के रूप में भी कार्य करता है, क्योंकि उनका कोणीय गति सामान्यतः परिमाण के समान क्रम का होता है, जैसा कि गतिमान वाहन पर कार्य करने वाली शक्तियों का होता है। यह संपत्ति खराब जमीन पर मुड़ते या गाड़ी चलाते समय वाहन की हैंडलिंग विशेषताओं के लिए हानिकारक हो सकती है; ढलान वाले तटबंध के किनारे गाड़ी चलाने से पहियों को आंशिक रूप से जमीन से ऊपर उठना पड़ सकता है क्योंकि चक्का बग़ल में झुकने वाली ताकतों का विरोध करता है। दूसरी ओर, इस संपत्ति का उपयोग कार को संतुलित रखने के लिए किया जा सकता है जिससे कि तेज मोड़ के समय इसे पलटने से रोका जा सके। जब चक्का का उपयोग पूर्ण रूप से ऊर्जा भंडारण के अतिरिक्त वाहन के दृष्टिकोण पर इसके प्रभाव के लिए किया जाता है, तो इसे प्रतिक्रिया चक्र या नियंत्रण क्षण जाइरोस्कोप कहा जाता है।

गिंबल्स के उचित रूप से लगाए गए सेट के भीतर फ्लाईव्हील को माउंट करके कोणीय झुकाव के प्रतिरोध को लगभग पूर्ण रूप से हटाया जा सकता है, जिससे फ्लाईव्हील को वाहन को प्रभावित किए बिना अपने मूल अभिविन्यास को बनाए रखने की अनुमति मिलती है (जाइरोस्कोप गुण देखें)। यह ड्रेडलॉक लॉक की जटिलता से नहीं बचता है, और इसलिए गिंबल्स की संख्या और कोणीय स्वतंत्रता के बीच एक समझौता आवश्यक है।

चक्का का केंद्र धुरा एकल जिम्बल के रूप में कार्य करता है, और यदि लंबवत रूप से संरेखित किया जाता है, तो क्षैतिज विमान में 360 डिग्री यॉ की अनुमति देता है। चूंकि, उदाहरण के लिए ऊपर-पहाड़ी पर ड्राइविंग के लिए दूसरी पिच जिम्बल की आवश्यकता होती है, और ढलान वाले तटबंध के किनारे ड्राइविंग के लिए तीसरे रोल गिंबल की आवश्यकता होती है।

फुल-मोशन गिंबल्स
चूंकि चक्का अपने आप में एक सपाट अंगूठी के आकार का हो सकता है, एक वाहन के अंदर बढ़ते हुए एक फ्री-मूवमेंट जिम्बल को चक्का के भीतर स्वतंत्र रूप से घूमने के लिए एक गोलाकार आयतन की आवश्यकता होती है। अपने आप छोड़ दिया जाता है, एक वाहन में घूमता हुआ चक्का धीरे-धीरे पृथ्वी के घूमने के बाद आगे बढ़ता है, और उन वाहनों में आगे बढ़ता है जो पृथ्वी की घुमावदार गोलाकार सतह पर लंबी दूरी की यात्रा करते हैं।

एक फुल-मोशन जिम्बल में अतिरिक्त समस्याएँ होती हैं कि फ़्लाइव्हील में और उसके बाहर शक्ति का संचार कैसे किया जाए, क्योंकि फ्लाईव्हील संभावित रूप से दिन में एक बार पूर्ण रूप से फ़्लिप कर सकता है, जैसा कि पृथ्वी घूमती है। पूर्ण मुक्त घुमाव के लिए पावर कंडक्टरों के लिए प्रत्येक जिम्बल अक्ष के चारों ओर स्लिप रिंग की आवश्यकता होगी, जो डिजाइन की जटिलता को और बढ़ा देगा।

लिमिटेड-मोशन गिंबल्स
अंतरिक्ष के उपयोग को कम करने के लिए, जिम्बल प्रणाली एक सीमित-आंदोलन डिजाइन का हो सकता है, सदमे अवशोषक का उपयोग करके विमान के कोणीय घुमाव की एक निश्चित संख्या के भीतर अचानक तीव्र गति को कम करने के लिए, और फिर धीरे-धीरे फ्लाईव्हील को वाहन को अपनाने के लिए मजबूर करना धारा अभिविन्यास। यह एक पूर्ण गोले से रिंग के आकार के चक्का के चारों ओर जिम्बल मूवमेंट स्पेस को कम करता है, एक छोटे से गाढ़े सिलेंडर में, उदाहरण के लिए ± 30 डिग्री की पिच और ± 30 डिग्री के रोल को फ्लाईव्हील के चारों ओर सभी दिशाओं में सम्मिलित करता है।

कोणीय संवेग का प्रतिसंतुलन
समस्या का एक वैकल्पिक समाधान यह है कि दो जुड़े हुए चक्का विपरीत दिशाओं में समकालिक रूप से घूमते हुए हों। उनका कुल कोणीय संवेग शून्य होगा और कोई जाइरोस्कोपिक प्रभाव नहीं होगा। इस समाधान के साथ एक समस्या यह है कि जब प्रत्येक चक्का के संवेग के बीच का अंतर शून्य के अतिरिक्त कुछ और होता है तो दो चक्का का आवास टोक़ प्रदर्शित करेगा। कोणीय वेग शून्य पर रखने के लिए दोनों पहियों को समान गति पर बनाए रखना चाहिए। कड़ाई से बोलते हुए, दो चक्का धुरी को मोड़ने की प्रयास करते हुए, केंद्रीय बिंदु पर एक बड़ा टॉर्कः िंग पल लगाएगा। चूंकि, यदि एक्सल पर्याप्त रूप से मजबूत थे, तो सील किए गए कंटेनर पर किसी जाइरोस्कोपिक बलों का शुद्ध प्रभाव नहीं होगा, इसलिए कोई टोक़ नहीं देखा जाएगा।

बलों को और अधिक संतुलित करने और तनाव फैलाने के लिए, एक बड़े चक्का को प्रत्येक तरफ दो आधे आकार के चक्का द्वारा संतुलित किया जा सकता है, या विपरीत दिशाओं में घूमने वाली वैकल्पिक परतों की एक श्रृंखला के रूप में चक्का को आकार में कम किया जा सकता है। चूंकि इससे हाउसिंग और बेअरिंग की जटिलता बढ़ जाती है।

ऑटोमोटिव
1950 के दशक में, चक्का-चालित बसें, जिन्हें जाइरोबस के रूप में जाना जाता है, का उपयोग यवर्डन ( स्विट्ज़रलैंड ) और गेन्ट (बेल्जियम) में किया गया था और छोटे, हल्के, सस्ते और अधिक क्षमता वाले फ्लाईव्हील प्रणाली बनाने के लिए शोध जारी है। यह आशा की जाती है कि फ्लाईव्हील प्रणाली मोबाइल अनुप्रयोगों, जैसे इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए पारंपरिक रासायनिक बैटरियों को प्रतिस्थापित कर सकता है। प्रस्तावित चक्का प्रणालियां मौजूदा बैटरी पावर प्रणालियों के कई नुकसानों को समाप्त कर देंगी, जैसे कम क्षमता, लंबा चार्ज समय, भारी वजन और कम उपयोगी जीवन काल। प्रायोगिक क्रिसलर पैट्रियट में चक्का का उपयोग किया गया हो सकता है, चूंकि यह विवादित रहा है।

चक्का भी लगातार परिवर्तनशील प्रसारण में उपयोग के लिए प्रस्तावित किया गया है। पंच पावरट्रेन फिलहाल ऐसे डिवाइस पर कार्य कर रहा है।

1990 के दशक के समय, रोसेन मोटर्स ने 55,000 आरपीएम चक्का चक्का का उपयोग करके एक गैस टर्बाइन संचालित श्रृंखला हाइब्रिड ऑटोमोटिव पावरट्रेन विकसित की, जो छोटे गैस टरबाइन इंजन प्रदान नहीं कर सका। चक्का पुनर्योजी ब्रेकिंग के माध्यम से भी ऊर्जा संग्रहीत करता है। चक्का एक कार्बन फाइबर सिलेंडर के साथ एक टाइटेनियम हब से बना था और वाहन के संचालन पर प्रतिकूल जाइरोस्कोपिक प्रभाव को कम करने के लिए जिम्बल-माउंट किया गया था। प्रोटोटाइप वाहन का 1997 में सफलतापूर्वक सड़क परीक्षण किया गया था किन्तु कभी भी बड़े पैमाने पर उत्पादन नहीं किया गया था।

2013 में, वोल्वो कारें ने अपने S60 सेडान के रियर एक्सल में लगे फ्लाईव्हील प्रणाली की घोषणा की। ब्रेकिंग एक्शन फ्लाईव्हील को 60,000 आरपीएम तक घुमाता है और फ्रंट-माउंटेड इंजन को रोकता है। चक्का ऊर्जा वाहन को आंशिक या पूर्ण रूप से शक्ति प्रदान करने के लिए एक विशेष संचरण के माध्यम से लागू की जाती है। {{convert|20|cm|adj=on}पर}}, 6 kg कार्बन फाइबर चक्का घर्षण को खत्म करने के लिए निर्वात में घूमता है। जब एक चार-सिलेंडर इंजन के साथ भागीदारी की जाती है, तो यह तुलनात्मक रूप से प्रदर्शन करने वाले छह-सिलेंडर वाले टर्बो की तुलना में ईंधन की खपत में 25 प्रतिशत तक की कमी की प्रस्तुत करता है, एक प्रदान करता है 80 hp बढ़ावा दें और इसे पहुंचने दें 100 km/h 5.5 सेकंड में। कंपनी ने अपने उत्पाद लाइन में प्रौद्योगिकी को सम्मिलित करने के लिए विशिष्ट योजनाओं की घोषणा नहीं की।

जुलाई 2014 में GKN ने विलियम्स ग्रांड प्रिक्स इंजीनियरिंग हाइब्रिड पावर (WHP) डिवीजन का अधिग्रहण किया और अगले दो वर्षों में शहरी बस ऑपरेटरों को 500 कार्बन फाइबर Gyrodrive इलेक्ट्रिक फ्लाईव्हील प्रणाली की आपूर्ति करने का इरादा रखता है। जैसा कि पूर्व डेवलपर नाम का अर्थ है, ये मूल रूप से फार्मूला वन मोटर रेसिंग अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किए गए थे। सितंबर 2014 में, ऑक्सफोर्ड बस कंपनी ने घोषणा की कि वह अपने ब्रूक्स बस ऑपरेशन पर अलेक्जेंडर डेनिस द्वारा 14 गायरोड्राइव हाइब्रिड बसें प्रस्तुत कर रही है।

रेल वाहन
शंटिंग या स्विचर के लिए छोटे इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव में फ्लाईव्हील प्रणाली का प्रयोग प्रयोगात्मक रूप से किया गया है, उदा। प्रहरी वैगन वर्क्स | सेंटिनल-ओरलिकॉन गायरो लोकोमोटिव। बड़े इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव, उदा। ब्रिटिश रेल क्लास 70 (विद्युत), कभी-कभी चक्का बूस्टर के साथ उन्हें तीसरे रेल में अंतराल पर ले जाने के लिए लगाया गया है। ऑस्टिन में टेक्सास विश्वविद्यालय के 133 किलो वाट घंटा पैक जैसे उन्नत फ़्लाइव्हील, एक ट्रेन को एक खड़े स्टार्ट अप से क्रूज़िंग गति तक ले जा सकते हैं।

पैरी पीपल मूवर एक रेलकार है जो एक चक्का द्वारा संचालित होता है। यह 2006 और 2007 के समय वेस्ट मिडलैंड्स (काउंटी), इंगलैंड  में स्टॉरब्रिज टाउन ब्रांच लाइन पर 12 महीनों के लिए रविवार को परीक्षण किया गया था और दिसंबर 2008 में ट्रेन ऑपरेटर लंदन मिडलैंड द्वारा पूर्ण सेवा के रूप में प्रस्तुत करने का इरादा था, जब दो इकाइयां थीं आदेश दिया गया। जनवरी 2010 में, दोनों इकाइयां संचालन में हैं।

रेल विद्युतीकरण
FES का उपयोग विद्युतीकृत रेलवे के लाइनसाइड में लाइन वोल्टेज को विनियमित करने में मदद के लिए किया जा सकता है, इस प्रकार असंशोधित इलेक्ट्रिक ट्रेनों के त्वरण में सुधार होता है और पुनर्योजी ब्रेकिंग के समय लाइन में वापस ऊर्जा की मात्रा में सुधार होता है, इस प्रकार ऊर्जा बिल कम होता है। परीक्षण लंदन, न्यूयॉर्क, ल्योन और टोक्यो में हुए हैं, और न्यूयॉर्क एमटीए का लांग आईलैंड रेल रोड अब एलआईआरआर की वेस्ट हेम्पस्टेड शाखा लाइन पर एक पायलट प्रोजेक्ट में $5.2m का निवेश कर रहा है।

ये परीक्षण और प्रणालियाँ रोटर्स में गतिज ऊर्जा को संग्रहीत करती हैं, जिसमें कार्बन-ग्लास मिश्रित सिलेंडर होता है जो नियोडिमियम-लौह-बोरॉन पाउडर से भरा होता है जो एक स्थायी चुंबक बनाता है। ये 37800रेव/मिनट तक स्पिन करते हैं, और प्रत्येक 100 kW यूनिट स्टोर कर सकती है 11 MJ पुन: प्रयोज्य ऊर्जा, लगभग 200 मीट्रिक टन के वजन को शून्य से 38 किमी/घंटा तक बढ़ाने के लिए पर्याप्त है।

निर्बाध बिजली की आपूर्ति
उत्पादन में चक्का बिजली भंडारण प्रणाली में बैटरी और तेज़ डिस्चार्ज दरों की तुलना में भंडारण क्षमता थी। वे मुख्य रूप से बड़ी बैटरी प्रणालियों के लिए लोड लेवलिंग प्रदान करने के लिए उपयोग किए जाते हैं, जैसे डेटा केंद्रों के लिए एक निर्बाध बिजली आपूर्ति, क्योंकि वे बैटरी प्रणाली की तुलना में अधिक मात्रा में जगह बचाते हैं। चक्का रखरखाव सामान्य रूप से पारंपरिक बैटरी यूपीएस प्रणाली की लागत का लगभग आधा है। एकमात्र रखरखाव एक बुनियादी वार्षिक निवारक रखरखाव दिनचर्या है और बीयरिंगों को हर पांच से दस वर्षों में बदलना है, जिसमें लगभग चार घंटे लगते हैं। नए फ्लाईव्हील प्रणाली रखरखाव-मुक्त चुंबकीय बीयरिंगों का उपयोग करके कताई द्रव्यमान को पूर्ण रूप से ऊपर उठाते हैं, इस प्रकार यांत्रिक असर रखरखाव और विफलताओं को समाप्त करते हैं।

पूर्ण रूप से स्थापित चक्का यूपीएस (पावर कंडीशनिंग सहित) की लागत (2009 में) लगभग $330 प्रति किलोवाट्ट  (15 सेकंड पूर्ण-लोड क्षमता के लिए) थी।

परीक्षण प्रयोगशालाएं
चक्का बिजली प्रणालियों के लिए एक लंबे समय तक चलने वाला आला बाजार ऐसी सुविधाएं हैं जहां परिपथ वियोजक  और इसी तरह के उपकरणों का परीक्षण किया जाता है: यहां तक ​​​​कि एक छोटे से घरेलू सर्किट ब्रेकर को करंट को बाधित करने के लिए रेट किया जा सकता है। $10,000$ या अधिक एम्पीयर, और बड़ी इकाइयों की ब्रेकिंग क्षमता हो सकती है $100,000$ या $1,000,000$ एम्पीयर। नकली शॉर्ट सर्किट को बाधित करने की अपनी क्षमता का प्रदर्शन करने के लिए ऐसे उपकरणों को जानबूझकर मजबूर करने से उत्पन्न होने वाले भारी क्षणिक भार का स्थानीय ग्रिड पर अस्वीकार्य प्रभाव होगा यदि ये परीक्षण सीधे निर्माण शक्ति से किए गए थे। सामान्यतः इस तरह की प्रयोगशाला में कई बड़े मोटर-जनरेटर सेट होंगे, जिन्हें कई मिनटों में गति तक बढ़ाया जा सकता है; सर्किट ब्रेकर का परीक्षण करने से पहले मोटर को डिस्कनेक्ट कर दिया जाता है।

भौतिकी प्रयोगशालाएं
टोकार्मैक संलयन प्रयोगों को संक्षिप्त अंतराल के लिए बहुत उच्च धाराओं की आवश्यकता होती है (मुख्य रूप से कुछ सेकंड के लिए बड़े विद्युत चुम्बकों को शक्ति प्रदान करने के लिए)।
 * जेईटी (द संयुक्त यूरोपीय टोरस ) में दो 775 टन फ्लाईव्हील्स (1981 में स्थापित) हैं जो 225 आरपीएम तक स्पिन करते हैं। प्रत्येक चक्का 3.75 GJ स्टोर करता है और 400MW तक वितरित कर सकता है। * विस्कॉन्सिन-मैडिसन विश्वविद्यालय में कुंडलित सममित प्रयोग में 18 एक-टन फ्लाईव्हील्स हैं, जो 10,000 आरपीएम पर पुनरुद्देशित इलेक्ट्रिक ट्रेन मोटर्स का उपयोग कर रहे हैं।
 * एएसडीईएक्स अपग्रेड में 3 फ्लाईव्हील जेनरेटर हैं।
 * DIII-D (टोकार्यक) और सामान्य परमाणु
 * प्रिंसटन प्लाज्मा भौतिकी प्रयोगशाला में प्रिंसटन लार्ज टोरस (पीएलटी)।

इसके अतिरिक्त गैर-टोकार्यक: रदरफोर्ड एपलटन प्रयोगशाला में निमरोड (सिंक्रोट्रॉन) में 30 टन के दो चक्का थे।

विमान लॉन्चिंग प्रणाली
Ford क्लास एयरक्राफ्ट कैरियर|जेराल्ड आर. Ford-क्लास एयरक्राफ्ट कैरियर ईमल्स में तेजी से रिलीज के लिए, जहाज की बिजली आपूर्ति से ऊर्जा संचित करने के लिए फ्लाईव्हील्स का उपयोग करेगा। शिपबोर्ड पावर प्रणाली विमान को लॉन्च करने के लिए आवश्यक उच्च शक्ति क्षणिक आपूर्ति नहीं कर सकता है। चार रोटरों में से प्रत्येक 6400 rpm पर 121 MJ (34 किलो वाट घंटा) संग्रहित करेगा। वे 122 MJ (34 किलो वाट घंटा) को 45 सेकंड में स्टोर कर सकते हैं और इसे 2–3 सेकंड में रिलीज़ कर सकते हैं। चक्का ऊर्जा घनत्व 28 किलोजूल/किलोग्राम (8 W·h/kg) है; स्टेटर्स और केस सहित यह टॉर्क फ्रेम को छोड़कर 18.1 किलोजूल/किलोग्राम (5 W·h/kg) तक नीचे आता है।

अंतरिक्ष यान ऊर्जा भंडारण के लिए नासा G2 चक्का
यह नासा के ग्लेन रिसर्च सेंटर द्वारा वित्त पोषित एक डिज़ाइन था और एक प्रयोगशाला वातावरण में घटक परीक्षण के लिए अभिप्रेत था। इसमें टाइटेनियम हब के साथ कार्बन फाइबर रिम का उपयोग किया गया था, जिसे 60,000 आरपीएम पर स्पिन करने के लिए डिज़ाइन किया गया था, जो चुंबकीय बीयरिंगों पर लगाया गया था। वजन 250 पाउंड तक सीमित था। भंडारण 525 W⋅h (1.89 MJ) था और इसे 1 kW पर चार्ज या डिस्चार्ज किया जा सकता था, जिसका अर्थ है 5.31 W⋅h/kg की विशिष्ट ऊर्जा और 10.11 W/kg की शक्ति घनत्व। पृष्ठ के शीर्ष पर तस्वीर में दिखाया गया कार्यकाजी मॉडल 2 सितंबर, 2004 को 41,000 आरपीएम पर चला।

मनोरंजन की सवारी
मोंटेज़ूमा का परिवर्तन | नॉट्स बेरी फार्म में मोंटेज़ूमा का परिवर्तन रोलर कोस्टर दुनिया में पहला चक्का-लॉन्च किया गया रोलर कोस्टर था और यह अपनी तरह का आखिरी सवारी है जो अभी भी संयुक्त राज्य अमेरिका में चल रहा है। 4.5 सेकंड में ट्रेन को 55 मील प्रति घंटे (89 किमी/घंटा) तक गति देने के लिए सवारी 7.6 टन फ्लाईव्हील का उपयोग करती है।

एडवेंचर के द्वीपों पर अतुल्य हल्क कोस्टर|यूनिवर्सल के एडवेंचर के द्वीपों में विशिष्ट गुरुत्व ड्रॉप के विपरीत एक तेजी से गति बढ़ाने वाली चढाई है। यह शक्तिशाली कर्षण मोटर ्स के माध्यम से हासिल किया जाता है जो कार को ट्रैक पर फेंक देते हैं। एक पूर्ण कोस्टर ट्रेन को ऊपर की ओर पूरी गति से गति देने के लिए आवश्यक संक्षिप्त अति उच्च धारा को प्राप्त करने के लिए, पार्क बड़े चक्का के साथ कई मोटर-जनरेटर सेटों का उपयोग करता है। इन संग्रहीत ऊर्जा इकाइयों के बिना, पार्क को एक नए सबस्टेशन में निवेश करना होगा या ब्राउनआउट (बिजली) को खतरे में डालना होगा। सवारी प्रारंभ होने पर हर बार स्थानीय ऊर्जा ग्रिड को ब्राउनिंग-आउट करना होगा।

पल्स पावर
फ्लाईव्हील एनर्जी स्टोरेज प्रणाली्स (एफईएसएस) ग्रिड से जुड़े ऊर्जा प्रबंधन से लेकर अबाधित बिजली आपूर्ति तक विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में पाए जाते हैं। प्रौद्योगिकी की प्रगति के साथ, एफईएसएस एप्लिकेशन में तेजी से नवीनीकरण सम्मिलित है। उदाहरणों में उच्च शक्ति हथियार, विमान पावरट्रेन और शिपबोर्ड पावर प्रणाली सम्मिलित हैं, जहां प्रणाली को कुछ सेकंड या यहां तक ​​कि मिलीसेकंड के क्रम में एक छोटी अवधि के लिए बहुत उच्च शक्ति की आवश्यकता होती है। कॉम्पेन्सेटेड स्पंदित अल्टरनेटर (कंपल्सेटर) फ्यूजन रिएक्टरों, उच्च-शक्ति स्पंदित लेसरों, और हाइपरवेलोसिटी इलेक्ट्रोमैग्नेटिक लांचर के लिए स्पंदित बिजली आपूर्ति के सबसे लोकप्रिय विकल्पों में से एक है, क्योंकि इसकी उच्च ऊर्जा घनत्व और शक्ति घनत्व सामान्यतः एफईएसएस के लिए डिज़ाइन किया गया है। कंपल्सेटर (लो-इंडक्शन अल्टरनेटर) कैपेसिटर की तरह कार्य करते हैं, उन्हें रेलगन और लेजर के लिए स्पंदित शक्ति प्रदान करने के लिए तैयार किया जा सकता है। एक अलग चक्का और जनरेटर होने के अतिरिक्त, अल्टरनेटर का केवल बड़ा रोटर ऊर्जा संग्रहीत करता है। होमोपोलर जनरेटर भी देखें।

मोटर स्पोर्ट्स
निरंतर परिवर्तनीय संचरण (सीवीटी) का उपयोग करके, ब्रेकिंग के समय ड्राइव ट्रेन से ऊर्जा पुनर्प्राप्त की जाती है और फ्लाईव्हील में संग्रहीत की जाती है। इस संग्रहीत ऊर्जा का उपयोग सीवीटी के अनुपात में परिवर्तन करके त्वरण के समय किया जाता है। मोटर स्पोर्ट्स अनुप्रयोगों में कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन को कम करने के अतिरिक्त इस ऊर्जा का उपयोग त्वरण में सुधार के लिए किया जाता है – चूंकि ईंधन दक्षता में सुधार के लिए सड़क कारों पर समान तकनीक लागू की जा सकती है। ऑटोमोबाइल क्लब डी ल'ऑएस्ट, वार्षिक 24 घंटे ले मैन्स इवेंट और ले मैंस सीरीज के पीछे आयोजक, वर्तमान में ले मैंस प्रोटोटाइप के लिए विशिष्ट नियमों का अध्ययन कर रहा है जो एक गतिशील ऊर्जा वसूली प्रणाली से लैस होगा।

विलियम्स हाइब्रिड पावर, विलियम्स F1 रेसिंग टीम की सहायक कंपनी, पोर्श के 911 जीटी3 आर हाइब्रिड के लिए फ्लाईव्हील आधारित हाइब्रिड प्रणाली के साथ पोर्श और ऑडी की आपूर्ति की है और ऑडी का R18 ई-ट्रॉन क्वाट्रो। 2012 24 घंटे ले मैन्स में ऑडी की जीत हाइब्रिड (डीजल-इलेक्ट्रिक) वाहन के लिए पहली है।

ग्रिड ऊर्जा भंडारण
फ्लाईव्हील्स को कभी-कभी शॉर्ट टर्म ऑपरेटिंग रिजर्व के रूप में उपयोग किया जाता है क्षणिक ग्रिड उपयोगिता आवृत्ति के लिए कताई रिजर्व और आपूर्ति और खपत के बीच अचानक परिवर्तन को संतुलित करना। प्राकृतिक गैस टर्बाइन जैसे ऊर्जा के पारंपरिक स्रोतों के अतिरिक्त चक्का का उपयोग करने के लाभों में कोई कार्बन उत्सर्जन नहीं, तेजी से प्रतिक्रिया समय और ऑफ-पीक घंटों में बिजली खरीदने की क्षमता सम्मिलित है। ऑपरेशन एक ही एप्लिकेशन में बैटरी के समान है, उनके अंतर प्राथमिक रूप से आर्थिक हैं।

बीकन पावर ने 5 MWh (20 MW 15 मिनट से अधिक) खोला 2011 में न्यूयॉर्क के स्टीफेनटाउन में फ्लाईव्हील एनर्जी स्टोरेज प्लांट 200 चक्का का उपयोग करना और 2014 में हेज़ल टाउनशिप, पेंसिल्वेनिया में इसी तरह की 20 मेगावाट प्रणाली।

A 0.5MWh (15 मिनट के लिए 2 MW) मिंटो फ्लाईव्हील सुविधा, ओंटारियो, कनाडा 2014 में खोली गई। चक्का प्रणाली (NRStor द्वारा विकसित) चुंबकीय बीयरिंगों पर 10 कताई स्टील चक्का का उपयोग करती है।

एम्बर काइनेटिक्स, इंक। चार घंटे की डिस्चार्ज अवधि के साथ फ्रेस्नो, CA में स्थित 20 MW / 80 MWh फ्लाईव्हील ऊर्जा भंडारण सुविधा के लिए प्रशांत गैस और इलेक्ट्रिक कंपनी  (PG&E) के साथ एक समझौता किया है।

पवन टर्बाइन
चक्का का उपयोग ऑफ-पीक अवधि के समय या उच्च हवा की गति के समय पवन टर्बाइनों द्वारा उत्पन्न ऊर्जा को संग्रहित करने के लिए किया जा सकता है।

2010 में, बीकन पावर ने अपने स्मार्ट एनर्जी 25 (जनरल 4) फ्लाईव्हील एनर्जी स्टोरेज प्रणाली का टेहाचापी, कैलिफोर्निया में एक विंड फार्म में परीक्षण प्रारंभ किया। यह प्रणाली कैलिफोर्निया ऊर्जा आयोग के लिए चलाई जा रही पवन ऊर्जा/चक्का प्रदर्शन परियोजना का हिस्सा थी।

खिलौने
घर्षण मोटर कई खिलौना कारों, ट्रकों, ट्रेनों, एक्शन खिलौनों और इस तरह के साधारण चक्का मोटर्स को शक्ति देने के लिए उपयोग की जाती हैं।

क्रिया प्रेस को टॉगल करें
उद्योग में, टॉगल एक्शन प्रेस अभी भी लोकप्रिय हैं। सामान्य व्यवस्था में एक बहुत मजबूत क्रैंकशाफ्ट और एक भारी कनेक्टिंग रॉड सम्मिलित होता है जो प्रेस को चलाता है। बड़े और भारी चक्का इलेक्ट्रिक मोटर्स द्वारा संचालित होते हैं किन्तु चक्का तभी क्रैंकशाफ्ट को घुमाता है जब क्लच सक्रिय होते हैं।

इलेक्ट्रिक बैटरी से तुलना
चक्का तापमान परिवर्तनों से उतना प्रतिकूल रूप से प्रभावित नहीं होता है, यह बहुत व्यापक तापमान सीमा पर कार्य कर सकता है, और रासायनिक फिर से चार्ज करने लायक संप्रहार  की कई सामान्य विफलताओं के अधीन नहीं है। वे पर्यावरण के लिए संभावित रूप से कम हानिकारक भी हैं, जो बड़े पैमाने पर रासायनिक रूप से निष्क्रिय या सौम्य सामग्री से बने होते हैं। चक्का का एक अन्य लाभ यह है कि घूर्णन गति के एक साधारण माप से संग्रहीत ऊर्जा की सही मात्रा का पता लगाना संभव है।

अधिकांश बैटरियों के विपरीत जो केवल एक परिमित अवधि के लिए कार्य करती हैं (उदाहरण के लिए लिथियम आयन पॉलिमर बैटरी के स्थिति में लगभग 36 महीने), एक चक्का संभावित रूप से अनिश्चित काल तक कार्य करता है। जेम्स वॉट भाप इंजन के हिस्से के रूप में निर्मित चक्का दो सौ से अधिक वर्षों से लगातार कार्य कर रहा है। अफ्रीका, एशिया और यूरोप के कई स्थानों में मुख्य रूप से मिलिंग और मिट्टी के बर्तनों में उपयोग किए जाने वाले प्राचीन चक्का के कार्य उदाहरण पाए जा सकते हैं।

अधिकांश आधुनिक चक्का सामान्यतः सील किए गए उपकरण होते हैं जिन्हें अपने सेवा जीवन के समय न्यूनतम रखरखाव की आवश्यकता होती है। वैक्यूम बाड़ों में चुंबकीय असर वाले चक्का, जैसे कि ऊपर दिखाए गए नासा मॉडल, को किसी भी असर रखरखाव की आवश्यकता नहीं है और इसलिए कुल जीवनकाल और ऊर्जा भंडारण क्षमता दोनों के स्थिति में बैटरी से उत्तम हैं, क्योंकि उनकी प्रभावी सेवा जीवन अभी भी अज्ञात है। यांत्रिक बेयरिंग वाले फ्लाईव्हील प्रणाली में घिसाव के कारण सीमित जीवनकाल होगा।

उच्च प्रदर्शन वाले चक्का फट सकते हैं, उच्च गति छर्रे से आसपास खड़े लोगों की मौत हो सकती है। जबकि बैटरियां आग पकड़ सकती हैं और विषाक्त पदार्थों को छोड़ सकती हैं, सामान्यतः पास खड़े लोगों के भागने और चोट से बचने का समय होता है।

बैटरियों की भौतिक व्यवस्था को विभिन्न प्रकार के विन्यासों से मेल खाने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है, जबकि कम से कम एक चक्का एक निश्चित क्षेत्र और आयतन पर कब्जा कर लेता है, क्योंकि यह जो ऊर्जा संग्रहीत करता है वह इसकी घूर्णी जड़ता और इसकी घूर्णी गति के वर्ग के समानुपाती होती है। जैसे-जैसे चक्का छोटा होता जाता है, उसका द्रव्यमान भी घटता जाता है, इसलिए गति बढ़नी चाहिए, और इसलिए सामग्री पर तनाव बढ़ता है। जहां आयाम एक बाधा है, (उदाहरण के लिए एक ट्रेन के चेसिस के नीचे), एक चक्का एक व्यवहार्य समाधान नहीं हो सकता है।

यह भी देखें

 * यूनाइटेड स्टेट्स डिपार्टमेंट ऑफ़ एनर्जी इंटरनेशनल एनर्जी स्टोरेज डेटाबेस
 * ऊर्जा भंडारण
 * ऊर्जा विषयों की सूची
 * बीकन पावर कंपनी
 * मुआवजा स्पंदित अल्टरनेटर
 * इलेक्ट्रिक डबल-लेयर कैपेसिटर
 * पलटनेवाला
 * ग्रिड ऊर्जा भंडारण
 * लॉन्च लूप
 * ऊर्जा भंडारण परियोजनाओं की सूची
 * प्लग-इन हाइब्रिड इलेक्ट्रिक वाहन
 * फिर से चार्ज करने लायक संप्रहार
 * पुनर्योजी ब्रेक
 * घूर्णी ऊर्जा
 * स्टैटकॉम

अग्रिम पठन

 * Beacon Power Applies for DOE Grants to Fund up to 50% of Two 20 MW Energy Storage Plants, Sep. 1, 2009

बाहरी संबंध

 * Federal Technology Alert, Flywheel Energy Storage
 * Magnetal Whitepaper for its Green Energy Storage System – GESS
 * Magnetal analysis on gyro forces induced by flywheel energy storage