WHIRL ENERGY, INC.
SOLIDWORKS 솔루션을 사용한 기계 동력 저장 시스템 개발

당면 과제

재생 가능한 청정 자원에서 전기 발전을 최대화하기 위해 과잉 전력을 저장할 수 있는 효율적인 기계식 시스템 개발

솔루션

SOLIDWORKS Premium 설계, SOLIDWORKS Simulation Premium 해석, SOLIDWORKS Flow Simulation CFD(전산유체역학) 해석 및 SOLIDWORKS Enterprise PDM 제품 데이터 관리 소프트웨어를 포함한 SOLIDWORKS 제품 개발 솔루션 구현.

이점

특허 출원 중인 수중 부표 전력 저장 시스템 개발

설계 개념에서 빠르고 비용 효율적인 반복 지원

실사적 렌더링으로 개념 시각화 개선

고급 시뮬레이션 연구를 통해 토크 문제 해결

재생 가능한 청정에너지 생산이 늘어남에 따라 풍력 발전 기지와 태양전지에서 생성된 초과 전력을 수집하기 위한 혁신적인 저장 시스템의 개발도 발전하고 있습니다. 재생 가능한 에너지 자원은 생산되는 전력량이 사용자 수요를 초과할 때마다 그 당시에 바로 생산량을 줄여야 합니다. 풍력 및 태양열 에너지 생산업체는 과잉 전력을 효율적으로 저장하는 방법을 사용하여 저수요 기간에도 발전을 중단하지 않고 전체 용량 수준으로 작동을 계속하여 전력 생산을 최대화하고 청정 전기 생산 비용을 줄일 수 있습니다. 수반하는 전기의 양이 배터리 기술 비용을 늘릴 수 있기 때문에 Whirl Energy, Inc.를 비롯한 많은 기업들은 재생 전력 중 초과 생산분을 저장하기 위한 기계식 시스템을 개발하고 있습니다. 캘리포니아주의 한 신생 기업은 과잉 전력을 사용하여 대략 100m 깊이의 수중에서 부표를 회전시키는 수중 부표 시스템을 제작했습니다. 현재 특허 출원 중인 이 시스템은 실물 크기의 1/10 수준인 프로토타입입니다. 전력이 필요할 때마다 부표는 물속으로 서서히 배치된 다음 표면으로 떠오를 때 발생하는 부력으로 저장된 전기를 공급합니다.

이 회사의 회장인 Saben Murray에 따르면, 이 혁신적인 전력 저장 시스템을 개발하기 위해서는 강력한 성능의 설계 및 해석 플랫폼이 필요했다고 합니다. 2010년 Clean Tech Open의 준결승 진출자로서 이 회사는 Autodesk® Inventor® 소프트웨어 라이선스 무료 제공을 제안받았지만, 최종적으로 Whirl Energy는 SOLIDWORKS® 제품 개발 솔루션을 채택하기로 결정했습니다. "SOLIDWORKS는 직관적이고 기능이 뛰어납니다. 특히 FEA (유한 요소 해석) 통합은 아주 유용합니다. SOLIDWORKS는 수중 100m 지점에서 5m 지름의 부표를 윈치로 들어 올리는 작업과 관련된 고유한 기계 동력을 시뮬레이션할 수 있는 정교한 기능을 제공합니다."라고 Murray는 설명합니다. Whirl Energy는 SOLIDWORKS 제품 개발 솔루션이 완벽하게 통합되고 사용하기 쉬운 설계 패키지 내에서 고급 시뮬레이션 기술 및 시각화 도구를 제공하기 때문에 SOLIDWORKS 솔루션을 기반으로 표준화를 진행했습니다. 이 회사는 SOLIDWORKS Premium 설계, SOLIDWORKS Simulation Premium 유한 요소 해석, SOLIDWORKS Flow Simulation CFD (전산유체역학) 해석 및 SOLIDWORKS Enterprise PDM 제품 데이터 관리 소프트웨어를 구현했습니다. "SOLIDWORKS가 있으면 이 혁신적인 기술을 신속하고 비용효율적으로 셰이크아웃하는 데 필요한 능력을 갖추게 됩니다. SOLIDWORKS 솔루션을 통해 우리가 개발한 0.5m 지름의 기능적 부표 프로토타입 시스템을 상업용 응용 프로그램으로 개발하고 나서도 프로토타입 시스템만큼 제대로 작동하고 계속 개선할 수 있을지를 확인할 수 있습니다."라고 Murray는 설명합니다.

"SOLIDWORKS는 직관적이고 기능이 뛰어납니다. 특히 FEA (유한 요소 해석) 통합은 아주 유용합니다. SOLIDWORKS는 수중 100m 지점에서 5m 지름의 부표를 윈치로 들어 올리는 작업과 관련된 고유한 기계 동력을
시뮬레이션할 수 있는 정교한 기능을 제공합니다."라고 Murray는 설명합니다.

— Saben Murray, 회장

아이디어 반복

Whirl Energy는 SOLIDWORKS 솔루션을 사용하여 세계 최초의 상용 부력 기계식 배터리의 개발을 가속화하고 있습니다. 이 회사는 초기에는 플라이휠 기반 에너지 저장 시스템을 조사했습니다. 그러나 그 접근법이 기본적으로 한계가 있다는 것이 증명되었을 때 보다 실용적인 대안으로 부력을 고려하기 시작했습니다. SOLIDWORKS 솔루션에서는 설계 및 해석 반복 수행 속도가 빠르고 자원을 많이 소모하지 않기 때문에, Whirl Energy는 개념을 작동 프로토타입으로 발전시키고 상업용 파일럿 프로젝트 준비 단계로 특허를 제출했습니다. " 저장은 기존의 전력 생산 비용과 동등한 수준을 유지하는 재생 가능 에너지에 있어서 중요한 문제입니다. 우리는 SOLIDWORKS 솔루션을 통해 설계 개념을 반복할 수 있으며 아이디어로부터 입증된 설계 단계로 빠르게 이동할 수 있습니다. SOLIDWORKS 솔루션은 플라이휠 설계의 이론적 한계를 파악하고 수중 부표 시스템이 이러한 한계를 극복할 수 있는 방법을 확인하도록 도와주었습니다."라고 Murray는 강조합니다.

시뮬레이션을 통한 해결

Whirl Energy는 SOLIDWORKS Simulation Premium 해석 소프트웨어에 의존하여 수중에서 부표를 윈치로 들어 올리는 작업과 관련된 극한의 하중과 압력을 연구하고 평가합니다. 그런 다음 이 지식을 활용하여 까다로운 작동환경을 견뎌내도록 시스템의 설계를 최적화합니다. "부표와 실물 크기 장치의 수중 윈치에 연결되는 고강도 광섬유 줄은 수백만 뉴턴 미터의 토크를 생성하게 되며, 현존하는 가장 큰 유성기구 중 하나를 기어박스로 사용해야 할 것입니다. SOLIDWORKS Simulation 도구를 사용하여, 우리는 설계에서 힘의 불균형을 최소화하고 엄청난 하중이 가해지더라도 대칭과 균형을 근본적으로 유지하여 원자재 사용을 최적화할 수 있었습니다. 이러한 요소는 분명히 그리드 에너지 저장소 상용화에 핵심 요소입니다."라고 Murray는 말합니다.

수중 부표가 전력을 저장하는 방법 시각화

수중 부표 시스템의 모델링, 성능 확인 및 작동 프로토타입 제작 외에도 Whirl Energy는 SOLIDWORKS 시각화 도구를 사용하여 시스템 작동 방식을 보여줍니다. "SOLIDWORKS 솔루션이 없었으면 시스템을 설명하고 작동 방식을 보여주는데 훨씬 더 어려움을 겪었을 것입니다." "투자자와 잠재 고객에게 우리가 무엇을 만드는지 이해하는 일은 매우 중요합니다. 튼튼한 앵커, 수중 윈치, 사슬, 도르래, 트러스 및 부표를 활용하는 전력저장시스템에 대해 알려주는 것도 한 가지 방법입니다. 하지만 PhotoView 360 으로 렌더링된 전체 시스템의 실사적 이미지를 보여주면 시스템이 실제로 작동하는 방식을 보여주고 실제 크기의 상업용 응용 프로그램을 구축하기 위한 지원을 받는 데 더욱 효과적입니다."라고 Murray는 말합니다.