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Turn, Turn, Turn

Drehmassenspeicher sind richtige Kraftpakete. Ob sie im Rechenzentrum der Vier Ringe oder im Audi R18 e-tron quattro eingesetzt werden, eine wichtige Eigenschaft macht sie unentbehrlich. Das Audi Blog erklärt, was die kleinen Energiewunder auszeichnet.

 Drehmassenspeicher arbeiten unscheinbar im Hintergrund, sind aber nicht nur im Notfall, sondern auch im Alltag unentbehrlich.
Drehmassenspeicher arbeiten unscheinbar im Hintergrund, sind aber nicht nur im Notfall, sondern auch im Alltag unentbehrlich.
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Auf der Rennstrecke wie im Rechenzentrum – Drehmassenspeicher sind für Audi unverzichtbar. Sie können Energie speichern und diese blitzschnell wieder abgeben. Und was als Leichtbauvariante dem Audi R18 e-tron quattro in Le Mans zum Sieg verhalf, sorgt in Ingolstadt dafür, dass im Falle eines Stromausfalls die Daten geschützt werden und die Produktion sicher weiterläuft.

Auf einmal steht alles still

Es wäre eine Katastrophe: Kurzschluss und Stromausfall in Ingolstadt. Auf dem knapp drei Millionen Quadratmeter großen Areal des Audi-Werks geht gar nichts mehr. Die riesigen Pressen, die sonst den Boden erzittern lassen, stehen still. So auch die Montagebänder. Hunderte von eben noch funkensprühenden Schweißrobotern lassen leblos die Arme hängen. Kein Monitor leuchtet, kein Drucker spuckt Papier aus. Stattdessen Stille und Dunkelheit. Innerhalb von Sekunden stehen sämtliche unternehmensrelevante Daten auf dem Spiel.

„Die Rechner und Speichersysteme können Stromschwankungen oder längere Versorgungsausfälle nicht ausgleichen, sie fallen innerhalb weniger Millisekunden aus“, erläutert Lorenz Schöberl, Leiter des Audi Rechenzentrums in Ingolstadt. Ein Horrorszenario für ein global aufgestelltes Unternehmen wie Audi, in dem tagtäglich Millionen von E-Mails transferiert und Unmengen von Daten verarbeitet werden. Doch Schöberl gibt Entwarnung: „Bei Audi müssen wir vor einem solchen Szenario keine Angst haben. Unser hochkomplexes und mehrfach abgesichertes Rechenzentrum meistert Stromschwankungen und Stromausfälle mit Bravour.“

Der Retter in der Not

Mehrfache Sicherheit bietet das Rechenzentrum, weil es redundant aufgebaut ist: Jede Steckdose, jede Leitung, jeder Transformator existiert in zweifacher Ausfertigung. Zudem läuft die Stromversorgung über zwei unabhängige Umspannwerke. Fällt ein Netzwerk aus, springt das andere sofort ein. Sollte die Versorgung doch einmal zusammenbrechen, kommt der große Auftritt des Drehmassenspeichers.

Sein auf 3.300 Umdrehungen in der Minute beschleunigter Rotor wiegt drei Tonnen und damit mehr als zwei Audi TT. Er rast sieben Tage die Woche, 24 Stunden am Tag um die eigene Achse. Bis zum Ernstfall. Dann kommt er innerhalb von 30 Sekunden zum Stehen und gibt dabei seine gesamte Bewegungsenergie an einen Generator ab, der sie in elektrischen Strom umwandelt.

Energiewunder Drehmassenspeicher

Im Rechenzentrum sorgt der Schwungmassenspeicher für ein stabiles Stromnetz und sichere Daten.

Für den Drehmassenspeicher wird es ernst, wenn der Strom für länger als zwei Sekunden komplett ausfällt. Dann nämlich gibt er einem von zwei 3.200 PS starken Dieselmotoren Starthilfe. 16 weitere Sekunden benötigt das Notstromaggregat, um bis zur vollen Leistung hochzufahren. In dieser Zeit überbrücken die acht Drehmassenspeicher im Rechenzentrum. Die Mitarbeiter im Werk bekommen von all dem nichts mit, an ihnen geht der Stromausfall im Rechenzentrum unbemerkt vorbei.

„Drehmassenspeicher arbeiten unscheinbar im Hintergrund, sind aber nicht nur im Notfall, sondern auch im Alltag unentbehrlich“, fügt Lorenz Schöberl hinzu. Sie gleichen regelmäßig hohe Spannungsschwankungen aus und überbrücken den Ausfall des Regelstroms unterbrechungsfrei – für die Datensicherheit eine essentielle Voraussetzung.

Der kleine Bruder im Audi R18 e-tron

Aber was verbindet diese drei Tonnen schweren Kolosse mit ihrem um ein Vielfaches leichteres Pendant im Hybridrennwagen R18 e-tron quattro? Trotz des Größen- und Gewichtsunterschieds sind die Anforderungen in beiden Fällen sehr ähnlich: „Es geht darum, in sehr kurzer Zeit viel Leistung aufzunehmen und sie sehr schnell wieder abzugeben“, sagt Thomas Laudenbach, Leiter Elektrik, Elektronik und Energiesysteme bei Audi Sport. Denn die einzelnen Bremsphasen im Laufe eines Rennens sind enorm kurz: höchstens vier Sekunden. In dieser kurzen Zeitspanne nimmt der Schwungmassenspeicher im Rennwagen maximal 600 Kilojoule auf.

Im Vergleich zu seinem großen Bruder rotiert der Schwungmassenspeicher im R18 e-tron quattro zwölfmal schneller: etwa 40.000 Mal pro Minute. Da sie aus Kohlefaser gefertigt ist, ist die Drehmasse zudem ein Leichtgewicht. „Im Vergleich zur Batterie ist diese Form der Energiespeicherung für die von uns gewählte Hybridklasse im Motorsport die bessere Alternative. Denn bei uns zählt jedes Gramm, und der Drehmassenspeicher ist deutlich leichter“, sagt Laudenbach.

Energiewunder Drehmassenspeicher

Im Audi R18 e-tron quattro befindet sich der Drehmassenspeicher links neben dem Fahrer.

 

Im R18 e-tron quattro ist der Energiespeicher mit einer Motor-Generator-Einheit (MGU) an der Vorderachse verbunden. Beim Bremsen wird die rekuperierte Energie der Vorderräder in elektrische Energie umgewandelt und damit die Schwungmasse des Rotors beschleunigt. Gibt der Fahrer wieder Gas, läuft es genau umgekehrt: Der Rotor wird abgebremst, die kinetische Energie in elektrische gewandelt. Die Energie fließt zurück zur MGU an der Vorderachse und beschleunigt die Vorderräder. „Der Drehmassenspeicher ist extrem effizient und macht den R18 e-tron quattro noch schneller“, sagt Laudenbach. Um Reibung und Hitze zu verringern, läuft das Schwungrad in einem Vakuum. Denn anders als im Rechenzentrum muss im Le-Mans-Sieger aus Platz- und Aerodynamikgründen das Kühlsystem so klein wie nur irgendwie möglich gehalten werden.

Im Hybridrennwagen rotiert der Drehmassenspeicher zudem nur während der Fahrt. Der große und schwere Speicher im Rechenzentrum hingegen läuft rund um die Uhr – bis er nach rund zehn Jahren ausgetauscht werden muss. Verglichen damit ist das im R18 e-tron quattro verbaute System sehr kurzlebig: Es ist für die Dauer eines Langstreckenrennens über 24 Stunden optimiert.

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