Ein Schwungrad ist ein einfaches rotierendes Rad, das verwendet wird, um Energie zu speichern oder etwas zu stabilisieren. Die gespeicherte Energie ist gleich seinem Trägheitsmoment – ein physikalischer Begriff, der im Wesentlichen die Masse des Objekts mal das Quadrat seines Abstands von der Rotationsachse bedeutet – mal das Quadrat seiner Winkelgeschwindigkeit geteilt durch 2. Schwungräder helfen, den Antrieb zu stabilisieren wechseldruckbeaufschlagten Wellen wie Kolbenmotoren oder Kolbenpumpen. Die stabilisierende Wirkung kommt vom Schwungrad, das Änderungen seiner Drehzahl widersteht.
Schwungräder werden als Stromspeicher für wissenschaftliche Hochleistungsexperimente verwendet, die eine inakzeptable Stromspitze erzeugen würden, wenn Strom aus dem Stromnetz entfernt würde. Solche Schwungradbatterien könnten in einem Vakuum arbeiten, um Energieverluste aufgrund von Luftreibung zu verhindern, und werden periodisch wieder beschleunigt, um Drehzahlverluste aufgrund von Energieverlust durch Wärme und Vibration zu kompensieren. Gute Schwungradkonstruktionen leiten so wenig Wärme und Vibrationen wie möglich ab und halten die Energie für die Zielanwendung zurück.
Ein Schwungrad speichert je nach Masse und Drehzahl unterschiedliche Energiemengen. Zum Beispiel hat ein Fahrradrad eine Masse von etwa 1 kg (2.2 lb), einen Durchmesser von etwa 70 cm (28 Zoll) und eine Rotationsgeschwindigkeit von etwa 150 U/min (Umdrehungen pro Minute). Daraus ergibt sich eine gespeicherte Energie von 15 J (Joule). Betrachten Sie als Nächstes ein Rad in einem Zug mit einer Geschwindigkeit von 60 km/h (37 mph), einer Masse von 942 kg (2,076 lb), einem Durchmesser von 1 m (3.3 ft) und einer Drehzahl von 318 U/min. Dieses Schwungrad hätte eine Rotationsenergie von etwa 64 kJ (Kilojoule), etwa 43,000 Mal größer als das Fahrradrad.
Schwungradbatterien für die Energiespeicherung haben viel größere Energien als diese beiden vorherigen Beispiele, hauptsächlich aufgrund der extremen Rotationsgeschwindigkeiten. Ein Beispiel eines Schwungradherstellers in Ottawa hat eine Masse von 100 kg (220 lb), einen Durchmesser von 60 cm (27 in) und eine Drehzahl von 20,000 U/min. Diese Schwungradbatterie kann etwa 10 MJ (Megajoule) speichern, genug, um 100 100-Watt-Glühbirnen für 1,000 Sekunden zu zünden. Diese Schwungradbatterie ist nicht viel größer als ein Kühlschrank. Ein noch größeres Schwungrad des Typs, der als Ersatz für die elektrische Energie verwendet wird, kann 100 MJ Leistung aufnehmen. Diese Arten von Schwungrädern können in Casinos, Krankenhäusern, Rechenzentren oder in der Industrie verwendet werden, um die Stromversorgung im Falle eines Ausfalls oder Eingangsschwankungen aufrechtzuerhalten.