全球能源轉(zhuǎn)型加速推動(dòng)儲(chǔ)能需求激增，鋰電池受限于資源稀缺性與環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，物理儲(chǔ)能技術(shù)成為重要補(bǔ)充。飛輪儲(chǔ)能通過高速旋轉(zhuǎn)飛輪實(shí)現(xiàn)動(dòng)能-電能轉(zhuǎn)換，其核心挑戰(zhàn)在于平衡材料性能與經(jīng)濟(jì)性。傳統(tǒng)碳纖維飛輪雖具備高儲(chǔ)能密度（>4000MPa抗拉強(qiáng)度），但成本高達(dá)200歐元/kWh，難以滿足家用及工商業(yè)場(chǎng)景需求。

法國(guó)Energiestro公司提出以混凝土為基體、玻璃纖維為增強(qiáng)材料的創(chuàng)新方案，通過預(yù)應(yīng)力纏繞技術(shù)突破材料限制，為低成本飛輪儲(chǔ)能提供新路徑。該公司的VOSS（“太陽(yáng)能儲(chǔ)能飛輪”）產(chǎn)品，包括預(yù)應(yīng)力混凝土/玻璃纖維復(fù)合材料飛輪，設(shè)計(jì)主要埋設(shè)在裝有太陽(yáng)能電池板的住宅或企業(yè)庭院的混凝土罐內(nèi)，并在地面上設(shè)有檢修口以便維護(hù)，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)使用壽命為30年。

在材料的選擇上，早期的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)采用全金屬設(shè)計(jì)，后來出現(xiàn)了更新、更高效的碳纖維復(fù)合材料版本，這種版本利用碳纖維比鋼材更輕的重量和更高的抗拉強(qiáng)度，使其旋轉(zhuǎn)速度更快，從而在相同質(zhì)量下儲(chǔ)存更多能量。然而，碳纖維復(fù)合材料飛輪成本高昂，Energiestro進(jìn)而開發(fā)了一種玻璃纖維復(fù)合材料與混凝土為主體的替代性解決方案，用于制造一種成本更低、更耐用的飛輪。

該方案采用玻璃纖維+混凝土?對(duì)的搭配，飛輪抗拉強(qiáng)度約1000-1500MPa，成本僅20歐元/kWh，是碳纖維飛輪成本的十分之一，性價(jià)比優(yōu)勢(shì)顯著。為實(shí)現(xiàn)高效預(yù)應(yīng)力施加，Energiestro聯(lián)合Autonational Composites開發(fā)了垂直纏繞系統(tǒng)和張力控制技術(shù)：針對(duì)3噸級(jí)混凝土飛輪的重量限制，采用垂直纏繞布局，結(jié)合起重機(jī)輔助運(yùn)輸，解決傳統(tǒng)水平設(shè)備無法承載的問題；通過10組獨(dú)立滾筒系統(tǒng)逐步增加纖維張力，避免玻璃纖維因瞬時(shí)高應(yīng)力斷裂，同時(shí)匹配纖維模量變化（隨張力增加長(zhǎng)度延伸），確保纏繞均勻性；在纏繞過程中實(shí)時(shí)噴涂環(huán)氧樹脂，固化后形成致密復(fù)合材料層，厚度約2cm（50層），兼顧輕量化與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

從儲(chǔ)能密度來看，玻璃纖維-混凝土飛輪儲(chǔ)能密度達(dá)8Wh/kg，較全混凝土方案提升300%，但仍為碳纖維飛輪（25Wh/kg）的32%。且在真空環(huán)境下，系統(tǒng)整體效率為85%，與碳纖維飛輪持平。玻璃纖維價(jià)格約為碳纖維的1/10，混凝土基體成本可忽略不計(jì)；定制化纏繞系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，單飛輪制造周期可控，規(guī)?；筮呺H成本進(jìn)一步降低；從產(chǎn)品的全生命周期成本來看?，30年設(shè)計(jì)壽命遠(yuǎn)超鋰電池（通常為5-10年），且基本無需維護(hù)或更換。30年運(yùn)營(yíng)周期內(nèi)單位電能成本為0.05歐元/kWh，低于鋰電池（0.12歐元/kWh）。Energiestro的VOSS系統(tǒng)定位于戶用及工商業(yè)儲(chǔ)能場(chǎng)景，埋地式設(shè)計(jì)減少空間占用，與太陽(yáng)能板直接集成。其目標(biāo)客戶對(duì)“低成本、長(zhǎng)壽命”需求明確，玻璃纖維復(fù)合材料的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)完美契合這一市場(chǎng)缺口。

Energiestro公司創(chuàng)始人Gennesseaux與VOSS系統(tǒng)

該團(tuán)隊(duì)最終成功制造出一個(gè)預(yù)應(yīng)力混凝土/玻璃纖維復(fù)合材料飛輪，在儲(chǔ)能系統(tǒng)中運(yùn)行時(shí)，目前可以存儲(chǔ)高達(dá)10千瓦時(shí)的太陽(yáng)能電池板電能。Energiestro計(jì)劃進(jìn)一步發(fā)展更大規(guī)模的系統(tǒng)，將儲(chǔ)能容量提升至50千瓦時(shí)。

截至2025年初，Energiestro已安裝兩套用于商業(yè)和工業(yè)太陽(yáng)能電池板系統(tǒng)的beta測(cè)試系統(tǒng)，并計(jì)劃今年再安裝10套。這些系統(tǒng)均在該公司位于法國(guó)的試驗(yàn)工廠生產(chǎn)。 該公司創(chuàng)始人Gennesseaux表示“我們現(xiàn)在正在籌集資金，用于建造一座更大的工廠，以便實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)”。該公司希望能夠在 2027 年開始商業(yè)化生產(chǎn)。

在商業(yè)規(guī)模方面，Energiestro計(jì)劃與當(dāng)?shù)睾献骰锇楹献鳎蚣彝ハM(fèi)者或企業(yè)銷售 VOSS 系統(tǒng)，最終目標(biāo)是提供可用于大型太陽(yáng)能發(fā)電廠的系統(tǒng)，Gennesseaux估計(jì)每個(gè)發(fā)電廠大約需要 10,000 套系統(tǒng)。