O que é um volante?

Um volante é uma roda rotativa simples usada para armazenar energia ou estabilizar alguma coisa. A energia que ele armazena é igual ao seu momento de inércia - um termo físico que significa basicamente a massa do objeto vezes o quadrado de sua distância do eixo de rotação - vezes o quadrado de sua velocidade angular dividido por 2. Volantes estabilize os eixos de transmissão sujeitos a pressões alternadas, como motores de pistão ou bombas de pistão. O efeito estabilizador vem do volante, resistindo a mudanças em sua velocidade de rotação.

Os volantes são usados ​​como dispositivos de armazenamento de energia para experimentos científicos de alta potência que produziriam um aumento inaceitável de energia se a energia elétrica fosse removida da rede elétrica. Essas baterias do volante do motor podem operar no vácuo, para evitar perda de energia devido ao atrito do ar, e serão aceleradas periodicamente novamente para compensar a velocidade de rotação perdida devido à dissipação de energia do calor e da vibração. Bons projetos de volante dissiparão o mínimo de calor e vibração possível, retendo energia para a aplicação alvo.

Um volante armazena quantidades diferentes de energia, dependendo de sua massa e velocidade de rotação. Por exemplo, uma roda de bicicleta tem uma massa de cerca de 1 kg (2,2 lb), diâmetro de cerca de 70 cm (28 pol) e uma velocidade de rotação de cerca de 150 rpm (rotações por minuto). Isso adiciona uma energia armazenada de 15 J (joules). Em seguida, considere uma roda em um trem movendo-se a 60 km / h (37 mph), com uma massa de 942 kg (2.076 lb), diâmetro de 1 m (3,3 pés) e uma velocidade de rotação de 318 rpm. Este volante teria uma energia rotacional de cerca de 64 kJ (quilojoules), cerca de 43.000 vezes maior que a roda da bicicleta.

As baterias do volante do motor dedicadas ao armazenamento de energia possuem energias muito maiores que os dois exemplos anteriores, principalmente devido a velocidades extremas de rotação. Um exemplo feito por uma empresa de volantes em Ottawa possui uma massa de 100 kg (220 lb), diâmetro de 60 cm (27 pol) e velocidade de rotação de 20.000 rpm. Essa bateria do volante pode armazenar cerca de 10 MJ (megajoules), o suficiente para acender 100 lâmpadas de 100 watts por 1.000 segundos. O design da bateria do volante do motor não é muito maior que um refrigerador. Um volante ainda maior, do tipo usado como reserva de energia elétrica, pode conter 100 MJ de energia. Esses tipos de volantes podem ser usados ​​por cassinos, hospitais, data centers ou na indústria para manter a energia em caso de falha ou flutuação na entrada.