Alternativni izvori energijeMogue alternative (zamjene) za baterije kao prenosivi izvori energije koja se danas istrauju za elektrina vozila (eng. Electric Vehicles- EV), hibridna elektrina vozila (eng. Hybrid Electric Vehicles-H EV) i druge primjene su gorivne elije i zamajci (flywheels?). Tehnologija ultrakondenzatora je izuzetno napredovala u poslednjih nekoliko godina iako je mala vjerovatnoa da se ostvare odreeni nivoi energije dovoljno visoki da poslue kao jedini izvori energije za vozilo. Meutim, ultrakondenzatori u spoju sa baterijom ili elijom goriva imaju mogunost da postanu odlini prenosivi izvori energije sa dovoljnom (odreenom-specific)specifinom energijom i specifinom snagom za narednu generaciju vozila. U ovom poglavlju bie rijei o ova tri alternativna izvora energije. Gorivne elijeGorivna elija je elektrohemijski ureaj koji proizvodi elektrinu energiju (struju) posredstvom hemijske reakcije, slino kao baterija. Osnovna razlika izmeu baterija i gorivne elije je to ove elije proizvode struju sve dok se snadbijevaju gorivom, dok baterije proizvode struju iz uskladitene hemijske energije, i samim tim zahtijevaju ee punjenje. Gorivo kojim se snadbjeva elija su vodonik i kiseonik. Koncept gorivne elije je suprotan elektrolizi vode, gdje se kombinovanjem vodonika i kiseonika dobijaju struja i voda. Gorivo vodonika kojim se snadbjeva gorivna elija sastoji se od dva atoma vodonika po molekulu, hemijski vezanih u obliku H2. Ova elija sadri dva odvojena jezgra, od kojih svako sadri jedan proton, dok dijele dva elektrona. Prava priroda obavljanja zadatka zavisi od tipa gorivne elije, iako ono to ostaje isto za sve gorivne elije je da se reakcija deava na anodama. Molekul vodonika se razlae na etiri dijela na anodi usljed hemijske reakcije, oslobaajui pri tome jone vodonika i elektrone. katalizatori ubrzavaju reakciju, i elektrolit omoguava vodonikovim jonima, koji su u sutini dva protona, da se kreu prema katodi kroz elektrolit koji se nalazi izmeu dvije elektrode. Protok elektrona od anode do katode kroz vanjsko kolo je ono to proizvodi struju. Da bi se zavrila elijska reakcija, kiseonik ili vazduh moraju doi u kontakt sa katodom. Reakcija na katodi se odvija u dvije faze. Prvo se raskida veza izmeu dva atoma kiseonika, zatim svaki jonizovani atom kiseonika vee dva elektrona koji dolaze sa anode preko spoljanjeg kola da bi postali negativno naelektrisani. Negativno naleketrisani atomi kiseonika su uravnoteeni sa pozitivno naelektrisanim atomima vodonika na katodi, i njihovom kombinacijom nastaje H2O ili voda. Hemijska reakcija se odvija u eliji goriva na sledei nain: (*).Gorivna elija je prvobitno razvijena za primjenu u svemiru kao alternatvni izvor energije. Ovaj izvor je prvi put upotrebljen u vozilu za mjesec moon buggy (eng. moon buggy) a NASA ga i dalje koristi u svemirskim brodovima. Poslednjih nekoliko godina postoji ogroman interes za primjenu gorivna elija u drugim oblastima, kao to su elektrina vozila i sistemi stacionarne snage. Istraivanja sponzorisana od strane nekoliko amerikih istraivakih agencija i korporacija, pokuala su da poboljaju perfomanse elije sa dva primarna cilja: elja za elijama vee snage, to se moe ostvariti veom brzinom reakcije, i elja za gorivnim elijama koje mogu interno (internally, iznutra) reformisati (reform?) ugljovodonike i koje su tolerantnije na oneienja (kontaminate) u reaktantima. Iz ovog razloga, istraivanja su se koncentrisala na pronalaenje novih materijala za elektrode i elektrolite. Postoji nekoliko vrsta gorivna elija, i svaka od njih ima svoje prednosti i nedostatke. Niska radna temperatura je poeljna za primjenu u vozilima, uprkos injenici da vie temperature dovode do vee brzine reakcije. Brz rad i sposobnosti kogeneracije su poeljne za stacionarne primjene. Kogeneracija se odnosi na sposobnost iskoritenja vika toplote gorivne elije za proizvodnju struje (elektrine energije) korienjem konvencionalnih sredstava.Karakteristike gorivne elijeTeoretski, gorivne elije rade izotermno, to znai da bi se sva slobodna energija hemijske reakcije u eliji goriva trebala pretvoriti u elektrinu energiju. Vodonikovo gorivo u eliji goriva ne sagorjeva kao u motorima sa unutranjim sagorjevanjem, zaobilazei termalno mehaniku konverziju. Takoe, zbog toga to rade u izotermnim uslovim, efikasnost takvih direktnih elektrohemijskih pretvaraa ne podlijee ogranienjima efikasnosti Karnoovog (eng. Carnot cycle) ciklusa, koja se nameu zbog toplote motora. Gorivna elija pretvara Gibsovu (eng. Gibbs) slobodnu energiju hemijske reakcije u elektrinu energiju u obliku elektrona pod izotermskim uslovima. Maksimalna elektrina energija ta eliju goriva koja radi na konstantnoj temperaturi i pritisku je data promjenom Gibsove slobodne energije: (**) gdje je n broj elektrona koje proizvodi reakcija na anodi, F je Faradejeva konstanta jednaka 96412 C/mol; i E je reverzibilni napon. Promjena Gibsove slobodne energije za reakciju H2(g)+(1/2)O2(g)H2O(l) pri standardnim uslovima od 1 atmosferskog pritiska i temperaturi 25oC je -236 kJ/mol ili -118 MJ/kg. Za n=2, maksimalni reverzibilni napon pri istim uslovima je E0=1.23 V, koristei jednainu 4.1. Maksimalni reverzibilni napon (potencijal) pri stvarnim radnim uslovima za vodonik-kiseonim eliju goriva je dat Nernstovom jednainom:(***), gdje je T temperatura u Kelvinima; R je gasna konstanta; a PH, PO i PH2O su koncentracije ili parcijalni pritisci reaktanata i produkata. Izlazna karakteristika napon-struja vodonik-kiseonik elije je prikazana na slici 4.2. Vii potencijali od oko 1V po eliji su teorijski predvieni (pretpostavljeni) i nisu ostvarivi u praktinoj (stvarnoj) eliji. Linearna oblast gdje je smanjen (redukovan) potencijal elije zbog omskih gubitaka je oblast u kojoj praktino radi (funkcionie) gorivna elija. Otpornike komponente u eliji ograniavaju praktino ostvarivu efikasnost gorivne elije. Radni napon elije opada sa poveanjem struje curenja, to je vano znati pri projektovanju EV i hibridnih vozila koja se napajaju gorivnim elijama. Poto je potencijal elije mali, nekoliko elija se vee u seriju da bi se postigao eljeni napon. Glavna prednost gorivne elije je niska osjetljivost na skaliranje, to znai da gorivne elije u kW opsegu priblino jednaku imaju slinu (similar) ukupnu efikasnost sve do MW opsega. Tipovi gorivna elijaPostoji est osnovnih tipova gorivna elija, a to su sledei: alkalne, sa membranskom razmjenom protona, direktni metanol, fosforna kiselina, topljeni, topljivi (molten) karbonat i vrsti oksid. Kratak opis relevantnih karakteristika svakog tipa u kontekstu stacionarnih primjena i primjene u vozilima su dati u nastavku teksta.Alkalna gorivna elijaU alkalnoj eliji goriva (eng. Alkaline Fuel Cell- AFC), vodeni rastvor kalijum-hidroksida (KOH) se koristi kao elektrolit. U poreenju sa nekim drugim gorivnim elijama gdje se koriste kiseli elektroliti, dobre performansa alkalnih elektrolita su kao kod kiselih elektrolita, dok su znatno manje korozivni prema elektrodama. Alkalne gorivne elije su u upotrebi ve dugo vremena, i imaju energetsku efikasnost do 60%. Oni zahtijevaju ist vodonik kao gorivo i rade na niskim temperaturama (na 80oC), stoga su pogodni za upotrebu u vozilima. Preostala toplota se moe koristiti za grijanje, ali temperatura elije nije dovoljno visoka da stvori paru koja se moe koristiti za kogeneraciju. Gorivna elija sa membranskom razmjenom protona (PEM)Gorivne elije sa protonskom razmjenom protona koriste vrste elektrolite i rade na niskim temperaturama (oko 80 C). Nafion je primjer vrstog polimera (polimerskog?) elektrolita. Ove gorivne elije su takoe poznate kao gorivne elije sa vrstim polimerskim membranama. Elektrina efikasnost PEM elije je nia nego kod alkalnih elija (oko 40%). Meutim, robustna i jednostavna konstrukcija ini ove vrste elija pogodne za primjenu u vozilima. Trenutno se razmatra primjena PEM i AFC gorivna elija u vozilima. Prednost PEM elija je to to su otporne na neistoe u gorivu, u poreenju sa istim vodonikom koji je potreban za alkalne gorivne elije.Direktno metanolska gorivna elija (DMFC)Direktno metanolska gorivna elija je rezultat istraivanja o koritenju metanola kao goriva koje se moe nositi u vozilu i reformisan???? (reformed, koristi se?) da snadbjeva eliju goriva vodonikom. DMFC radi na istom principu kao i PEM, osim to je temperatura poveana u opsegu od 90-120 C tako da je interna reformacija (internal reformation) metanola u vodonik mogua. Elektrina efikasnost DMFC je prilino niska i iznosi oko 30 %. Ova vrsta gorivne elije je jo u fazi razvoja, zato to jo traje potraga za dobrim elektro katalizatorom koji reformie metanol efikasno redukuje kiseonik u prisustvu metanola.Fosforno acidna gorivna elija (PAFC)Fosforno acidna gorivna elija goriva (PAFC) je najstariji tip sa porjeklom koje se protee unazad do koncepta gorivne elije. Kao elektrolit se koristi fosforna kiselina, i elija radi na temperaturi oko 200 C, to ini kogeneraciju moguom. Elektrina efikasnost ove elije je oko 40 %. Ovi tipovi gorivne elije se smatraju previe glomaznim za transportne primjene, dok visoka efikasnost omoguava stacionarne primjene.Molten (topljive, topljeni) karbonatna gorivna elija (MCFC)Topljive karbonatne gorivne elije, razvijene tako da rade direktno iz uglja, rade na 600 C i zahtjevaju CO ili CO2 na katodi i vodonik na anodi. Ove elije koriste ugljenik kao elektrolit. Elektrina efikasnost ovih elija je oko 50%, ali se viak toplote moe koristiti za kogeneraciju radi boljeg iskoritenja. Zahtijevane visoke temperature ine ovu eliju ne ba pogodnom za primjenu u automobilima, ali se mogu koristiti za stvaranje stacionarne snage (energije). vrsto oksidne gorivne elije (SOFC)vrsto oksidne gorivne elije (SOFC) koristi vrsti jonski provodnik kao elektrolit vie nego rastvor ili polimer, to umanjuje problem korozije. Meutim, da bi postigli odgovarajuu jonsku provodnost, sistem mora da radi na veoma visokim temperaturama. Izvorni model ove elije, kojim koristi itrijumom stabilisani cirkonij kao elektrolit, zahtjeva radne temperature i do 1000 C, ali potraga za materijalima koji se mogu koristiti kao elektrolit na nim temperaturama rezultovala je vrsto oksidnom gorivnom elijom koja radi na srednjim temperaturama (eng. Intermediate Temperature Solid Oxide Fuel Cell). Ova gorivna elija ima visoku elektrinu efikasnost od 50-60%, a viak toplote se moe iskoristiti za kogeneraciju. Takoe nije dobar izbor za primjenu u vozilima, trenutno je bolja opcija primjena za proizvodnju stacionarne snage. Karakteristike opisane elije su date u tabeli 4.1. Mogue iskoritenje energije I relativni trokovi (cijena?) pri koritenju razliitih vrsta goriva u gorivnim elijama, dati su u tabeli 4.2. Izbor gorivnih elija za osnovni izvor energije u EV i HEV zavisi od sloenosti primjene, kreui se od pojedinane gorivne elije do infrastrukture za podrku sistema. Izbor gorivne elije za primjenu u vozilima je alkalni ili protonsko razmjenski model, dok je za stacionarnu primjenu najbolji izbor SOFC. veliina, cijena, efikasnost i poetna vremena prelaza za gorivne elije jo su na nivou razvoja za primjenu u EV i HEV. Sloenost regulatora neophodan za rad gorivne elije je jo jedan aspekt koji se mora razmotriti. Iako je njegova isplativost dokazana primjenom u svemirskoj tehnologiji, kao i u prototipima vozila, jo nije u porpunosti prilagoen za primjenu u tehnologiji EV i HEV.Sistemi za skladitenje vodonikaMogunosti skladitenja vodonika igraju kljunu ulogu u buduem razvoju infrastrukture za primjenu gorivne elije u EV i hibridnim vozilima. Vodonik u gasovitom stanju na atmosferskom pritisku ima nisku gustinu enegrije i nije pogodan za skalditenje u eijama.Vodonik se moe skaldititi kao kompresovan ili teni gas, ili na napredniji nain koritenjem metalnih hidrida ili karbonskih nanotuba. Skladitenje gasa u kompresovanom obliku je nain koji se koristi ve dugo vremena. Na ovaj nain, velika koliina energije je potrebna da se gas kompresuje do nivoa potrebnog da bi skladitenje bilo mogue, obino na pritisku od nekoliko stotina atmosfera. Stvaranje tenog vodonika zahtjeva dalju kompresiju, uz hlaenje na niskim temperaturama, i vjerovatno nee se nee koristiti za skladitenje prilikom primjene u vozilima. Napredne metore za skladitenje H2 ukljuuju upotrebu metalnih hidrida ili karbonskih nanotuba. na ovaj nain, gas se kompresuje na niem pritisku (od nekoliko do nekoliko desetina atmosfera) a zatim se skladiti u rezervoar ispunjen materijalom koji moe da apsorbuje i oslobaa H2 u zavisnosti od pritiska, temperature i koliine skladitenog vodonika u sistemu. Upotreba metalnih hidrida smanjuju zapremninu u pritisak potrebne za skalditenje, zato to kada se rezervoar napuni do vrha, ovi metalni hidridi mogu sadrati dvostruko vie atoma vodonika nego ista zapremina tenog vodonika. Problem je u tome to je mnogo tee nego ostala rjeenja. Meutim, nekoliko proizvoaa automobila se trenutno trudi da ovo ukljui u strukturu vozila, to moe dovesti do prihvatljive ukupne teine vozila. Postoji mogunost koritenja materijala zasnovanih na karbonskim nanotubama za skalditenje vodonika, zato to bi se na ovaj nain mogla umanjiti teina ovog rjeenja. Meutim, treba napomenuti da su svojstva karbonskih nanotupa u pogledu njihove iskoritenosti kao materijala za skladitenje H2 jo uvijek nedovoljno ispitana. Jedan od mitova koji se mora prevazii da bi se popularizovala EV sa gorivnom elijom je bezbjednost prenosa vodonika pod pritiskom. Gorivna elija u EVGorivna elija koja se koristi u EV sastoji se od sistema rezervoara koji ukljuuje procesor goriva koji se koristi za pretvaranje sirovog goriva u vodonik, grupe gorivnih elija i njihovih upravljakih jedinica, jedinicu za napajanje i njen regulator, i pogonsku jedinicu koja se sastoji od elektrine maine i sistema za pogon. Gorivna elija ima karakteristian tip strujnog izvora, i izlazni napon elije je nizak. Nekoliko elija mora se grupisati u seriju da bi se postigao vii naponski nivo, i onda se izlazni napon treba poveati da bi bio pogodan za rad sa DC/AC invertorom koji upravlja pogonskim AC motorom, uz pretpostavku da se AC motor koristi za veu gustinu snage. Blok dijagram sistema gorivnih elija za EV je prikazan na slici 4.3. Vrijednosti napona i struje koje su prikazane na slici su proizvoljne i iskoritene su za predstavljanje tipinih naponskih nivoa na razliitim nivoima (prenosa energije u sistemu) sistema. Interfejs elektronskog kola za napajanje izmeu gorivne elije i elektrinog motora ukljuuje DC/DC konvertor za pojaanje napona, DC/AC invertor za napajanje AC motora, mikroprocesor/ procesor digitalnih signala za upravljanje, i baterije/kondenzatore za skladitenje energije. Vremenska konstanta gorivnih elija je mnogo sporija nego za dinamiku elektrinog optereenja. Sistem akumulatora je potreban za snadbijevanje energijom tokom prelaznih perioda iu sluaju preoptereenja, i takoe da apsorbuje energiju tokom regenerativnog koenja. Napon akumulatora mora biti visok da bi se direktno ostvarila visokonaponska DC veza, to znai da je potreban veliki broj akumulatorskih baterija vezanih u seriju. U drugom sluaju, dvosmjerni DC/DC konvertor moze se vezati sa akumulatorom nieg napona i na visoko naponsku DC sabirnicu. Akumulator se moe zamijeniti sa ultrakondenzatorima u gorivnoj eliji elektrinog vozila, iako tehnologija jos nije dovoljno razvijena da bi se akumulator zamijenio.Perfomansa gorivne elije je osjetljiva na varijacije optereenja zato to ima nisku naponsku i visoku strujnu karakteristiku. Regulator gorivne elije koristei naponsku i strujnu povratnu informaciju regulie tok vodonika u eliju da bi se postigla brzina reakcije koja daje zahtjevanu elektrinu snagu sa minimalnim izraenog vika vodonika. Pokuaji da se izvue vie snage iz gorivne elije bez promjene protoka smanjuju koncentraciju vodonika, koja redukuje izlazni napon i moe dovesti do oteenja membrane gorivne elije. Karakteristika gorivne elije kao kriva funkcije brzine protoka koja je prikazana na slici 4.4. Kada se dostigne sto postotna iskoritenost hidrogena elija ulazi u reim ogranienja struje kada su dominantni visoki unutranji gubici. Regulator gorivne elije mora izbjegavati rad u reimu ogranienja struje u cilju da se odri zadovoljavajua efikasnost rada. Izlazna snaga gorivnih elija smanjuje se sa 8brzinom protoka vodonika, ali ako manja snaga potrebna za traction (spreavanje proklizavanja (grip) bi ja stavila,tj gume moraju imatu trenje da auto ne proklie???), onda rad gorivne elije na manjoj brzini smanjuje utroak goriva. Idealni regulator snadbjeva eliju gorivom istom brzinom kojom ga elija troi za stvaranje struje za eljenu pogonsku snagu. Meutim, zbog karakteristika sporog odziva, potrebna je rezerva energije da si se osigurao neometan rad. Nusprodukt rekacije gorivne elije je voda u obliku pare koja postoji u eliji sve dok ima vika vodonika. Vodena para se moe koristiti za unutranje zagrijavanje vozila, ali vodonik koji se izrai je gubitak za sistem. Superkondenzatori i ultrakondenzatoriKondenzatori su ureaji koji skladite energiju razdvajanjem jednakih pozitivnih i negativnih elektrostatikih naelektrisanja. Osnovna struktura kondenzatora se sastoji od dva provodnika, poznata kao ploe, razdvojena dielektrikom, koji je izolator. Gustinesnage za konvencionalne kondenzatore su ekstremno visoke (~1012 W/m3) , ali gustine energije su veoma niske (~50 Wh/m3). Ovi konvencionalni kondenzatori se obino nazivaju elektrolitski kondenzatori. Oni su iroko u upotrebi u elektrinim kolima kao intermedijarni elementi za skladitenje energije za vremnske konstante potpuno drugaijih podruja i koje su mnogo manjeg reda u poreenju sa ureajima za skladitenje energije koji se koriste kao primarni izvori energije za EV. Bitna karakteristika u opisu kondenzatora je kapacitivnost, koja je direktno proporcionalna dielektrinoj konstanti izolatorskog materijala i obrnuto proporcionalna prostoru (udaljenosti) izmeu dvije provodne ploe. Kapacitivnost se mjeri odnosom koliine naelektrisanja izmeu ploa i potencijalne razlike izmeu njih (C=q/V).Superkondenzatori i ultrakondenzatori su izvedeni od uobiajenih kondenzatora, u kojima je gustina energije poveana na raun gustine snage kako bi ovi ureaji funkcionisali vie kao baterije. Gustine snage i gustine energije superkondenzatora i ultrakondenzatora su reda 106W/m3 i 104 Wh/m3, respektivno. Energetska gustina je mnogo nia u poreenju sa energetskom gustinom baterija (~5 to 25104 Wh/m3), ali je vrijeme pranjenja mnogo bre (110 s u poreenju sa ~5103 s za baterije), i rok trajanja je mnogo dui (~105 u poreenju sa 100-1000 za baterije). Superkondenzatori sade elektroil koji omoguava skladitenje elektrostatikog naelektrisanja u obliku jona, pored uobiajenog skladitenja energije u elektrostatikom naelektrisanju (naboju), kao kod elektrolitskog kondenzatora. Unutranje funkcije u superkondenzatorima ne ukljuuju elektrohemijsku reakciju. Elektrode u superkondenzatorima su izraene od poroznog ugljena sa velikom povrinom sa unutranje strane koja pomae bolju apsorpciju jona i omoguava mnogo veu gustinu naelektrisanja nego to je to mogue za obini kondenzator. Joni se kreu mnogo sporije nego elektroni, to omoguava mnogo duu vremensku konstanu punjenja i pranjenja u poreenju sa elektrolitskim kondenzatorima.Ultrakondenzatori su verzije elektrolitskih kondenzatora, i koriste elektrohemijske sisteme za skladitenje energije u polarizovanom tenom sloju izmeu jonsko provodnog elektrolita i elektrino provodne elektrode. Elektrohemijske (jo poznate i kao Faradejske) reakcije u ultrakondenzatorima su ograniene na povrinu slojeva, i stoga su potpuno reverzibilne i imaju dug vijek trajanja. Trenutna istraivanja i ciljevi razvoja su da se kreiraju ultrakondenzatori sa kapacitetom u blizini oko 4000 W/kg do 15 Wh/kg. Mogunost koritenja superkondenzatora i ultrakondenzatora kao osnovnih izvora energije, nee u skorije vrijeme biti ostvareno, iako je vjerovatno da bi omoguili dovoljnu rezervu energije u HEV. Sa druge strane, superkondenzatori i ultrakondenzatori sa visokom specifinom snagom su pogodni kao ureaj za prenos energije u kombinaciji sa baterijama ili gorivnim elijama u EV i HEV, kako bi bili ispunjeni iznenadni trenutni zahtjevi za energijom tokom ubrzavanja i penjanja uzbrdo. Ovi ureaji se takoe mogu efikasno koristiti za obnavljanje energije tokom regenerativnog koenja.ZamajciZamajac je nain energetskog napajanja u kome se energija skladiti u mehanikom obliku. Zamajac skladiti kinetiku energiju u rotirajuem toku nalik rotoru ili disku koji je napravljen od kompozitnih materijala. Zamajac imaju dugu istoriju upotrebe u automobilima, i redovno se koriste u svim dananjim motorima sa unutranjim sagorjevanjem za skalditenje energije i usklaivanje snage dobijene naglim impulsima motora. Meutim, koliina zahtjevane skladitene energije u zamajcima motora sa unutranjim sagorjevanjem je mala i ograniena potrebom vozila za ubrzanjem u kratkom vremenu. Trenutno se istrauju razliite mogunosti primjene zamajca. Zamajac se koristi u HEV sa sandardnim motorima sa unutranjim sagorjevanjem kao pomoni ureaj snage. Alternativno, zamajci se mogu koristiti da zamjene hemijske baterije u EV gdje slue kao osnovni izvori energije, a mogu se koristiti i u kombinaciji sa baterijama. Meutim, tehnoloki pomaci u poveanju specifine energije zamajca su potrebni prije razmatranja o njihovoj upotrebi kao energetskih izvora u EV i HEV. Zamajci su danas prilino kompleksni, veliki i teki. Sigurnost je takoe problem kod zamajaca. Svrha modela zamajca je da povea gustinu energije. Energija U skladitena u zamajcu je data izrazom: (*), gdje je J polarizacioni moment inercije (polar moment of inertia), a predstavlja ugaonu brzinu. Skladitenje energije se poveava okretanjem na veim brzinama bez poveanja inercije, koja je direktno proporcionalna masi. Poveanje ugaone brzine poveava centrifugalno naprezanje (increases centrifugal stress), koji ne smije prei naprezanje koje uzrokuje kvar sa zadatim faktorom sigurnosti. Skladitena energija po jedinici mase moe se izraziti na sledei nain: (**), gdje je k konstanta koja zavisi od geometrije, s je otpornost na kidanje, istezanje (zatezna vrstoa- tensile strength), a je gustina materijala. Zbog toga materijal koji se koristi za zamajac mora biti lagan sa visokom otpornou na istezanje, i to su uslovi koje zadovoljavaju kompozitni materijali. Zamajci imaju vie prednosti kao izvori energije, a najvanija je visoka specifina snaga. Teoretski je pokazano da je sprecifina snaga zamajaca u opsegu od 5 do 10 kW/kg, a specifina snaga od 2 kW/kg je lako ostvariva bez prekoraenja sigurnog radnog naprezanja. Ostale karakteristike koje ine zamajac zanimljivim mogu se pripisati njegovoj mehanikoj prirodi. Na zamajce ne utiu visoke temperature. Ne mora se brinuti o toksinosti hemijske obrade ili odlaganja otpada, to ini zamajce ekoloki podognije za upotrebu od hemijskih baterija. Skladitenje energije zamajcem je pouzdano u smislu da posjeduje odlinu upravljivost (kontrolabilnost) i ponovljivost karakteristika. Stanje naelektrisanja u zamajcima je tano poznato u svakom trenutku tokom mjerenja brzine obrtanja. Proces konverzije energije u i iz zamajca je priblino 98%, u poreenju sa 75% do 80% kod baterija. Vijek trajanja zamajca je mnogo dui nego za bateriju, i potrebno je veoma malo odravanja. Punjenje zamajca je dio koji zahtijeva baterije i za manje od 10 min zamajac se moe potpuno napuniti iz punjaa. Sposobnost da apsorbuje ili oslobaa veliku koliinu energije u kratkom vremenskom periodu takoe je korisna u procesu regenerativnog koenja. Bez obzira na nekoliko prednosti, zamajci imaju nekoliko znaajnih nedostataka. Glavna potekoa u primjeni sistema za skladitenje energije zamajcem je to je potrebna dodatna oprema za rad i posjedovanje ureaja. Dodatna oprema za primjenu u EV i HEV prestavlja problem, jer dodatna teina i trokovi prave veliku razliku. Kako bi se smanjili ventilacioni gubici, zamajac mora biti zatvoren u vakuumskoj komori. Uslovi vakuuma predstavljaju dodatna ogranienja (prepreku) na leajevima, zato to se podmazivanje leajeva tenou ne moe ostvariti u vakuumu. Kao zamjena se mogu koristiti magnetni leajevi, koji su jo u fazi razvoja. Dodatna teina u zamajcima potie od sigurnosno zatvorenog plovka koji je potreban za zatitu od opasnog oslobaanja iznenadne energije i materijala u sluaju eksplozivnog kvara. Zamajac, slino kao baterija, prolazi kroz procese punjenja i pranjenja da bi skladitili i oslobaali energiju, zbog ega su i dobili naziv elektromehanika baterija. Vratilo rotora je spojeno sa motorom i generatorom, koje tokom punjenja, zavrti rotor da skladiti kinetiku energiju, a tokom pranjenja pretvara skladitenu energiju u elektrinu energiju. Elektronski interfejs je potreban da uslovi ulaz i izlaz snage i da prati i kontrolie zamajac. Moderni elektrini zamajci su napravljeni od kompozitnih materijala, kao to su vlakna ugljena (karbonska vlakna), umjesto elika kako bi se poveala gustina energije i do 200 Wh/kg. Zamajac od kompozitnog materijala ima nekoliko prednosti jer se raspada u tenom obliku, u poreenju sa velikiim metalnim komadima za zamajac napravljen od elika, u sluaju katastrofalne eksplozije.