断电之忧 日渐淡去飞轮蓄电系统能防止数据中心停运，它们甚至可以为起重机提供动力。迄今为止，类似蓄电装置均要求进行繁复的维护。西门子新推出的解决方案，将很快改变这种状况。

过去，如果数据中心运营商想要保护其服务器不受断电影响，那么，他需要一台柴油发动机和大量电池，后者是一种名为“不间断电源（UPS）”设备的组成部分。发动机启动需耗时15秒左右。在此期间，电池可为机房持续供电。但是，尽管电池是很好的蓄电装置，但它们并不能储蓄大量电能，而服务器的能耗却很高。目前，电池依然是解决方案。但西门子中央研究院的Matthias Gerlich博士认为，飞轮蓄电系统是合理的替代方案。他指出：“它们能快速输出很高的功率，无需占用太大空间，也不要求带空调的机房。”

飞轮蓄电系统由沉重的转子——即飞轮——和亦可用作发电机的电机构成。电机驱动飞轮以额定运行速度旋转，从而储蓄动能。反过来，飞轮可以将旋转动能传递至电机/发电机，由后者将动能转换为电能。这种装置可以在短时间内产生数千千瓦的电能。

以前飞轮蓄电系统的问题在于，它们通常价格高昂，并且要求进行繁复的维护。然而，Gerlich和他的团队研发了一个运行成本更低的可靠系统。目前他们正在对原型机进行试验。

电机被安装到飞轮蓄电系统中。

260公斤重的飞轮以每分钟9,000转的速度运行

西门子的这个系统能提供持续15秒、功率125千瓦的电能。这个系统高约一米，直径60厘米。其是一个重达260公斤的钢制飞轮，在全真空环境中，它在磁悬浮轴承的作用下悬浮于空，并以每分钟9,000转的速度旋转。Gerlich解释道，“飞轮在磁悬浮轴承的作用下旋转，因而几乎无需任何维护。”

飞轮上方，安装了一台配有电力电子系统的西门子电机。Gerlich指出：“这些电机经专门设计，可运行很长时间，此外，得益于大批量生产，其成本不是很高。”电机本身不是在真空中，而是在大气压力下运行。Gerlich的团队面临的挑战是将处于真空状态的飞轮，与在大气压力下运行的电机连接起来。他们的解决方案是使用带两个转子的磁阻耦合器——这支团队已向德国慕尼黑局申报这项发明的。

在这个系统中，一个陶瓷板充当了将飞轮与电机分隔开的真空隔板。此外，有两个齿形离合器片，它们分别位于距陶瓷板三毫米处。一个连接到飞轮上，另一个安装在电机轴承上。为了从飞轮蓄电系统获得电能，电机在开启后将以9,000 rpm的转速运行，这也是飞轮的旋转速度。然后，使用电磁体来产生磁场，在两个离合器片之间形成牵引力。因其磁中性，真空隔板不会妨碍这个过程。牵引力可使系统啮合，此时，电机就充当了发电机，提供所需电能。

装配前，飞轮蓄电系统被打开。

陶瓷板将飞轮与电机分隔开来。

安装已获得的磁阻耦合器。

电机安装必须达到毫米级。

对飞轮蓄电系统进行功能试验。

低维护设计，降低运行成本

电磁体接通，系统啮合；电磁体关断，系统分离。这个过程十分简单，但其开发过程却十分漫长。工程师不得不为电机开发一个足够厚的、不会在系统啮合时发生弯曲的离合器片。与此同时，离合器片必须足够轻，以保证电机能尽快达到设计转速。工程师开发的离合器片厚仅7毫米，因而，电机可在短短150毫秒内达到9,000 rpm的转速。换句话说，这个系统能在转瞬之间输出电能。这意味着，当发生断电时，这个系统也能用于在柴油发电机开始供电之前，维持电源稳定。

为设计这个系统而付出的努力没有白费，正如Gerlich在中所指出的，西门子飞轮系统的维护要求低于竞争对手的解决方案。Gerlich说：“在我们的系统中，仅当必须让飞轮以设计转速运行时，或者发电时，电机才会工作。”另一方面，在常规飞轮系统中，电机和飞轮被牢牢地连接在一起，电机会随飞轮不停运行。这意味着必须更加频繁地维护电机。此外，西门子飞轮系统不要求任何昂贵的特殊组件。相比而言，竞品的电机也是在真空中运行，“但在真空中运行的电机成本不菲，”Gerlich解释道。

对超级电容器构成竞争

价格实惠的标准组件、低维护设计、低运行成本。有了这样的卖点，西门子推出的飞轮蓄电系统或许很快将对超级电容器构成竞争。Gerlich表示，“我们想打造一个价位与超级电容器相当的系统。” 工业企业一般采用超级电容器来在短时间内提供大量电能。然而，超级电容器的缺点在于其充电次数有限。而西门子的飞轮系统可以根据需要无限次运行。需要更换的只有电机——在其运行数千小时之后。

未来，这个系统可能被用于各式各样的应用。譬如，它可以在断电时用作备用系统。不过，工业企业也可以使用这个系统。Gerlich还认为，起重机可以使用这个系统。这是因为升举重物要在短时间内耗用大量电能，飞轮系统可以提供这样的电能。当载荷降低时，它可以重新获得电能，以用于再次加快飞轮转速。电动汽车也能受益于飞轮蓄电系统。Gerlich说：“目前尚未计划任何汽车应用，但不能排除其可能性。”