Qu'est-ce qu'un volant?
Un volant d'inertie est une simple roue rotative utilisée pour stocker de l'énergie ou stabiliser quelque chose. L’énergie qu’elle stocke est égale à son moment d’inertie - terme physique qui désigne essentiellement la masse de l’objet multipliée par le carré de sa distance à l’axe de rotation - multipliée par le carré de sa vitesse angulaire divisée par 2. Flywheels help stabiliser les arbres d'entraînement soumis à des pressions alternées, tels que les moteurs à pistons ou les pompes à pistons. L'effet stabilisant provient du volant d'inertie qui résiste aux changements de vitesse de rotation.
Les volants d'inertie sont utilisés comme dispositifs de stockage d'énergie pour des expériences scientifiques de grande puissance qui produiraient une pointe de puissance inacceptable si l'alimentation du réseau électrique était coupée. Ces batteries de volant d'inertie pourraient fonctionner dans le vide pour éviter les pertes d'énergie dues au frottement de l'air et seront périodiquement accélérées de nouveau pour compenser la vitesse de rotation perdue en raison de la dissipation d'énergie due à la chaleur et aux vibrations. Une bonne conception de volant d'inertie dissipera le moins de chaleur et de vibration possible, tout en conservant de l'énergie pour l'application visée.
Un volant d'inertie stocke différentes quantités d'énergie en fonction de sa masse et de sa vitesse de rotation. Par exemple, une roue de vélo a une masse d'environ 1 kg (2,2 lb), un diamètre d'environ 70 cm (28 pouces) et une vitesse de rotation d'environ 150 tr / min (rotations par minute). Cela correspond à une énergie stockée de 15 J (joules). Ensuite, considérons une roue d’un train roulant à 60 km / h, d’une masse de 942 kg (2 076 lb), d’un diamètre de 1 m (3,3 pi) et d’une vitesse de rotation de 318 tr / min. Ce volant aurait une énergie de rotation d’environ 64 kJ (kilojoules), environ 43 000 fois supérieure à celle du vélo.
Les batteries de volant d'inertie dédiées au stockage d'énergie ont des énergies beaucoup plus grandes que ces deux exemples précédents, principalement en raison de vitesses de rotation extrêmes. Un exemple fabriqué par une entreprise de volant d’installation d’Ottawa offre une masse de 100 kg (220 lb), un diamètre de 60 cm (27 po) et une vitesse de rotation de 20 000 tr / min. Cette batterie de volant d'inertie peut stocker environ 10 MJ (mégajoules), suffisamment pour allumer 100 ampoules de 100 watts pendant 1 000 secondes. Cette conception de la batterie de volant d'inertie n'est pas beaucoup plus grande qu'un réfrigérateur. Un volant d'inertie encore plus grand, du type utilisé comme alimentation électrique de secours, peut contenir 100 MJ d'énergie. Ce type de volant d'inertie peut être utilisé par les casinos, les hôpitaux, les centres de données ou dans l'industrie pour conserver le courant en cas de panne ou de fluctuation des entrées.