Un volant d’inertie est une simple roue rotative utilisée pour stocker de l’énergie ou stabiliser quelque chose. L’énergie qu’il stocke est égale à son moment d’inertie – un terme de physique qui signifie essentiellement la masse de l’objet multiplié par le carré de sa distance à l’axe de rotation – multiplié par le carré de sa vitesse angulaire divisé par 2. Les volants d’inertie aident à stabiliser l’entraînement arbres soumis à des pressions alternées, comme les moteurs à pistons ou les pompes à pistons. L’effet stabilisant provient du volant résistant aux changements de sa vitesse de rotation.
Les volants d’inertie sont utilisés comme dispositifs de stockage d’énergie pour des expériences scientifiques à haute puissance qui produiraient une pointe de puissance inacceptable en cas de coupure de courant du réseau électrique. De telles batteries à volant d’inertie peuvent fonctionner dans le vide, pour éviter les pertes d’énergie dues au frottement de l’air, et seront périodiquement à nouveau accélérées pour compenser la perte de vitesse de rotation due à la dissipation d’énergie due à la chaleur et aux vibrations. De bonnes conceptions de volant d’inertie dissiperont aussi peu de chaleur et de vibrations que possible, conservant l’énergie pour l’application cible.
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 bicyclette a une masse d’environ 1 kg (2.2 lb), un diamètre d’environ 70 cm (28 po) et une vitesse de rotation d’environ 150 tr/min (rotations par minute). Cela s’ajoute à une énergie stockée de 15 J (joules). Ensuite, considérons une roue sur un train se déplaçant à 60 km/h (37 mph), avec une masse de 942 kg (2,076 1 lb), un diamètre de 3.3 m (318 pi) et une vitesse de rotation de 64 tr/min. Ce volant d’inertie aurait une énergie de rotation d’environ 43,000 kJ (kilojoules), soit environ XNUMX XNUMX fois supérieure à celle de la roue de vélo.
Les batteries à volant d’inertie dédiées au stockage d’énergie ont des énergies beaucoup plus importantes que ces deux exemples précédents, principalement en raison de vitesses de rotation extrêmes. Un exemple fabriqué par une entreprise de volants d’inertie à Ottawa affiche une masse de 100 kg (220 lb), un diamètre de 60 cm (27 po) et une vitesse de rotation de 20,000 10 tr/min. Cette batterie à volant d’inertie peut stocker environ 100 MJ (mégajoules), assez pour allumer 100 ampoules de 1,000 watts pendant 100 XNUMX secondes. Cette conception de batterie à volant 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 XNUMX MJ de puissance. Ces types de volants d’inertie peuvent être utilisés par les casinos, les hôpitaux, les centres de données ou dans l’industrie pour maintenir l’alimentation en cas de panne ou de fluctuations des entrées.