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飛輪蓄電系統(tǒng)能防止數(shù)據(jù)中心停運，它們甚至可以為起重機提供動力,。迄今為止,，類似蓄電裝置均要求進(jìn)行繁復(fù)的維護。西門子新推出的解決方案,，將很快改變這種狀況,。

過去，如果數(shù)據(jù)中心運營商想要保護其服務(wù)器不受斷電影響,，那么,，他需要一臺柴油發(fā)動機和大量電池，后者是一種名為“不間斷電源（UPS）”設(shè)備的組成部分,。發(fā)動機啟動需耗時15秒左右,。在此期間,，電池可為機房持續(xù)供電。但是,，盡管電池是很好的蓄電裝置,，但它們并不能儲蓄大量電能，而服務(wù)器的能耗卻很高,。目前,，電池依然是 解決方案。但西門子*研究院的Matthias Gerlich博士認(rèn)為,，飛輪蓄電系統(tǒng)是合理的替代方案,。他指出：“它們能快速輸出很高的功率，無需占用太大空間,，也不要求帶空調(diào)的機房,。”

飛輪蓄電系統(tǒng)由沉重的轉(zhuǎn)子——即飛輪——和亦可用作發(fā)電機的電機構(gòu)成。電機驅(qū)動飛輪以額定運行速度旋轉(zhuǎn),，從而儲蓄動能,。反過來，飛輪可以將旋轉(zhuǎn)動能傳遞至電機/發(fā)電機,，由后者將動能轉(zhuǎn)換為電能,。這種裝置可以在短時間內(nèi)產(chǎn)生數(shù)千千瓦的電能,。

以前飛輪蓄電系統(tǒng)的問題在于,，它們通常價格高昂，并且要求進(jìn)行繁復(fù)的維護,。然而,，Gerlich和他的團隊研發(fā)了一個運行成本更低的可靠系統(tǒng)。目前他們正在對原型機進(jìn)行試驗,。

電機被安裝到飛輪蓄電系統(tǒng)中,。

260公斤重的飛輪以每分鐘9,000轉(zhuǎn)的速度運行

西門子的這個系統(tǒng)能提供持續(xù)15秒、功率125千瓦的電能,。這個系統(tǒng)高約一米,，直徑60厘米。其核心是一個重達(dá)260公斤的鋼制飛輪,，在全真空環(huán)境中,，它在磁懸浮軸承的作用下懸浮于空，并以每分鐘9,000轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn),。Gerlich解釋道,，“飛輪在磁懸浮軸承的作用下旋轉(zhuǎn)，因而幾乎無需任何維護,。”

飛輪上方,，安裝了一臺配有電力電子系統(tǒng)的西門子電機,。Gerlich指出：“這些電機經(jīng)專門設(shè)計，可運行很長時間,，此外,，得益于大批量生產(chǎn)，其成本不是很高,。”電機本身不是在真空中,，而是在大氣壓力下運行。Gerlich的團隊面臨的挑戰(zhàn)是將處于真空狀態(tài)的飛輪,，與在大氣壓力下運行的電機連接起來,。

在這個系統(tǒng)中，一個陶瓷板充當(dāng)了將飛輪與電機分隔開的真空隔板,。此外,，有兩個齒形離合器片，它們分別位于距陶瓷板三毫米處,。一個連接到飛輪上，另一個安裝在電機軸承上,。為了從飛輪蓄電系統(tǒng)獲得電能,，電機在開啟后將以9,000 rpm的轉(zhuǎn)速運行，這也是飛輪的旋轉(zhuǎn)速度,。然后,，使用電磁體來產(chǎn)生磁場，在兩個離合器片之間形成牽引力,。因其磁中性,，真空隔板不會妨礙這個過程。牽引力可使系統(tǒng)嚙合,，此時,，電機就充當(dāng)了發(fā)電機，提供所需電能,。

裝配前,，飛輪蓄電系統(tǒng)被打開。

陶瓷板將飛輪與電機分隔開來,。

安裝已獲的磁阻耦合器,。

電機安裝精度必須達(dá)到毫米級。

對飛輪蓄電系統(tǒng)進(jìn)行功能試驗,。

低維護設(shè)計,，降低運行成本

電磁體接通，系統(tǒng)嚙合,；電磁體關(guān)斷,，系統(tǒng)分離,。這個過程十分簡單，但其開發(fā)過程卻十分漫長,。工程師不得不為電機開發(fā)一個足夠厚的,、不會在系統(tǒng)嚙合時發(fā)生彎曲的離合器片。與此同時,，離合器片必須足夠輕,，以保證電機能盡快達(dá)到設(shè)計轉(zhuǎn)速。工程師開發(fā)的離合器片厚僅7毫米,，因而,，電機可在短短150毫秒內(nèi)達(dá)到9,000 rpm的轉(zhuǎn)速。換句話說,，這個系統(tǒng)能在轉(zhuǎn)瞬之間輸出電能,。這意味著，當(dāng)發(fā)生斷電時,，這個系統(tǒng)也能用于在柴油發(fā)電機開始供電之前,，維持電源穩(wěn)定。

為設(shè)計這個系統(tǒng)而付出的努力沒有白費,，正如Gerlich在報告中所指出的,，西門子飛輪系統(tǒng)的維護要求低于競爭對手的解決方案。Gerlich說：“在我們的系統(tǒng)中,，僅當(dāng)必須讓飛輪以設(shè)計轉(zhuǎn)速運行時,，或者發(fā)電時，電機才會工作,。”另一方面,，在常規(guī)飛輪系統(tǒng)中，電機和飛輪被牢牢地連接在一起,，電機會隨飛輪不停運行。這意味著必須更加頻繁地維護電機,。此外,，西門子飛輪系統(tǒng)不要求任何昂貴的特殊組件。相比而言,，競品的電機也是在真空中運行,，“但在真空中運行的電機成本不菲，”Gerlich解釋道,。

對超級電容器構(gòu)成競爭

價格實惠的標(biāo)準(zhǔn)組件,、低維護設(shè)計、低運行成本,。有了這樣的賣點,，西門子推出的飛輪蓄電系統(tǒng)或許很快將對超級電容器構(gòu)成競爭,。Gerlich表示，“我們想打造一個價位與超級電容器相當(dāng)?shù)南到y(tǒng),。” 工業(yè)企業(yè)一般采用超級電容器來在短時間內(nèi)提供大量電能,。然而，超級電容器的缺點在于其充電次數(shù)有限,。而西門子的飛輪系統(tǒng)可以根據(jù)需要無限次運行,。需要更換的只有電機——在其運行數(shù)千小時之后。

未來,，這個系統(tǒng)可能被用于各式各樣的應(yīng)用,。譬如，它可以在斷電時用作備用系統(tǒng),。不過,，工業(yè)企業(yè)也可以使用這個系統(tǒng)。Gerlich還認(rèn)為,，起重機可以使用這個系統(tǒng),。這是因為升舉重物要在短時間內(nèi)耗用大量電能，飛輪系統(tǒng)可以提供這樣的電能,。當(dāng)載荷降低時,，它可以重新獲得電能，以用于再次加快飛輪轉(zhuǎn)速,。電動汽車也能受益于飛輪蓄電系統(tǒng),。Gerlich說：“目前尚未計劃任何汽車應(yīng)用，但不能排除其可能性,。”