Studio, progetto e controllo di una macchina asincrona per una batteria a volano

In the world's energy scene, with the crisis of fossil fuels, and the growing use of renewable sources, storage systems play a key role. In Flywheel Energy Storage Systems (FESS), energy is stored as rotational energy of a flywheel, accelerated in charging mode, and slowed down in discharging mode, by means of an electrical machine and a bidirectional power converter. Thanks to recent developments in construction technologies, these systems have arisen as direct competitors compared to other storage solutions. In this thesis it is analyzed this type of storage systems, pointing out advantages and disadvantages, and possible applications. The attention has been particularly addressed to the drive that is part of the accumulator, and in particular to the control operable on it. It is then exposed a preliminary design of an induction motor based solution, highlighting its issues. Finally, it is proposed a possible application, showing the potential of a flywheel storage system and, specifically, of an asynchronous machine.

Nel panorama energetico internazionale, con la crisi dei combustibili fossili, e il crescente utilizzo delle fonti rinnovabili, i sistemi di accumulo energetico assumono oggi un ruolo chiave. Negli accumulatori cinetici, l'energia viene immagazzinata sotto forma di energia di rotazione di un volano, accelerato in fase di carica, e frenato in fase di scarica, per mezzo di un motore/generatore elettrico, e di un convertitore elettronico bidirezionale. Grazie ai recenti sviluppi nelle tecnologie costruttive, tali sistemi si sono oggi imposti come diretti concorrenti rispetto ad altre soluzioni di stoccaggio energetico. Nel presente lavoro di tesi viene analizzato questo tipo di sistemi di accumulo, risaltandone vantaggi e svantaggi, e possibili applicazioni. L'attenzione è stata particolarmente rivolta all'azionamento che fa parte della batteria, e in particolare al controllo operabile sullo stesso. Si è quindi esposto un dimensionamento di massima di una soluzione a motore asincrono, mettendone in luce le problematiche relative. Infine viene proposta una possibile applicazione, mostrando le potenzialità di una batteria a volano e, nello specifico, di una macchina a induzione.