Cos'è un volano?
Un volano è una semplice ruota rotante utilizzata per immagazzinare energia o stabilizzare qualcosa. L'energia che immagazzina è uguale al suo momento di inerzia - un termine di fisica che sostanzialmente significa che la massa dell'oggetto tempo fa il quadrato della sua distanza dall'asse di rotazione - volte il quadrato della sua velocità angolare divisa per 2. I volani aiutano a stabilizzare gli alberi di azionamento soggetti a pressioni alternanti, come motori a pistone o pompe pistoniche. L'effetto stabilizzante deriva dal volano che resiste ai cambiamenti della sua velocità di rotazione.
I volani sono usati come dispositivi di archiviazione di potenza per esperimenti di scienze ad alta potenza che produrrebbero un picco di potenza inaccettabile se rimuovesse la potenza dalla rete elettrica. Tali batterie del volano potrebbero funzionare nel vuoto, per prevenire la perdita di energia a causa dell'attrito d'aria e verranno periodicamente accelerate per compensare la velocità di rotazione persa a causa della dissipazione di energia da calore e vibrazione. I buoni disegni del volano dissiperanno il calore e le vibrazioni come possibilible, mantenimento di energia per l'applicazione target.
Un volano memorizza diverse quantità di energia a seconda della sua velocità di massa e di rotazione. Ad esempio, una ruota per biciclette ha una massa di circa 1 kg (2,2 libbre), un diametro di circa 70 cm (28 pollici) e una velocità di rotazione di circa 150 giri / min (rotazioni al minuto). Ciò si aggiunge a un'energia immagazzinata di 15 J (Joules). Successivamente, considera una ruota su un treno che si muove a 60 km / h (37 mph), con una massa di 942 kg (2.076 lb), diametro di 1 m (3,3 piedi) e una velocità di rotazione di 318 giri / min. Questo volano avrebbe un'energia rotazionale di circa 64 kJ (kilojoule), circa 43.000 volte maggiore della ruota della bici.
Le batterie del volano dedicate allo stoccaggio di energia hanno energie molto più grandi di entrambi questi esempi precedenti, principalmente a causa delle velocità di rotazione estreme. Un esempio realizzato da una compagnia di volano a Ottawa vanta una massa da 100 kg (220 libbre), diametro di 60 cm (27 pollici) e Avelocità di rotazione di 20.000 giri / min. Questa batteria del volano può immagazzinare circa 10 MJ (megajoule), abbastanza per accendere 100 lampadine da 100 watt per 1.000 secondi. Questo design della batteria del volano non è molto più grande di un frigorifero. Un volano ancora più grande, del tipo utilizzato come backup di energia elettrica, può contenere 100 MJ di potenza. Questi tipi di volani possono essere utilizzati da casinò, ospedali, data center o nell'industria per mantenere il potere in caso di fallimento o fluttuazioni in input.