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Stockage d'énergie par volant d'inertie (FES)

1970
Système de stockage d'énergie par volant d'inertie pour applications en mécanique industrielle.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

Le stockage d'énergie par volant d'inertie (FES) fonctionne en accélérant un rotor (volant d'inertie) à une vitesse très élevée et en conservant l'énergie dans le système sous forme d'énergie cinétique de rotation. L'énergie stockée est proportionnelle au carré de la vitesse de rotation. Lorsque l'énergie est extraite, la rotation du volant d'inertie ralentit. La formule de l'énergie stockée est [latex]E = \frac{1}{2} I \oméga^2[/latex], où I est le moment d'inertie et ω la vitesse angulaire.

Un système FES moderne se compose d'un rotor massif tournant dans une enceinte quasi-vide afin de minimiser les frottements de l'air. Ce rotor est relié à un moteur/générateur. Pour stocker l'énergie, moteur Le système utilise l'électricité pour faire tourner le volant d'inertie jusqu'à la vitesse requise. Pour libérer l'énergie, la rotation du volant entraîne le générateur, produisant de l'électricité et ralentissant le rotor. La quantité d'énergie stockée est donnée par E = 1/2 Iω². Afin de maximiser le stockage d'énergie, les rotors sont conçus pour avoir un moment d'inertie élevé et résister aux forces centrifuges considérables à des vitesses de rotation très élevées (plusieurs dizaines de milliers de tours par minute). Les systèmes FES avancés utilisent des rotors en composites de fibres de carbone haute résistance et des paliers magnétiques pour éliminer les frottements mécaniques, ce qui permet d'atteindre un rendement extrêmement élevé (souvent supérieur à 90 %) et une durée de vie très longue avec une dégradation minimale (plusieurs centaines de milliers de cycles). Le système FES est particulièrement adapté aux applications nécessitant des cycles de charge et de décharge fréquents et rapides, comme la régulation de la fréquence du réseau électrique, car il peut réagir aux fluctuations de puissance en quelques millisecondes.

UNESCO Nomenclature: 2210
- Mécanique

Taper

Dispositif physique

Perturbation

Substantiel

Usage

Créneau/spécialité

Précurseurs

  • le tour du potier (ancien)
  • Les lois du mouvement de Newton
  • invention du moteur/générateur électrique
  • développement de matériaux à haute résistance comme l'acier et les composites en carbone
  • progrès de la technologie du vide et des paliers magnétiques

Applications

  • alimentations sans interruption (UPS) pour centres de données
  • régulation de la fréquence du réseau
  • systèmes de récupération d'énergie cinétique (KERS) dans le sport automobile et les véhicules
  • stockage d'énergie pour le contrôle d'attitude des engins spatiaux
  • stabilisation de puissance pour les processus industriels

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

  • systèmes de volant d'inertie à l'échelle domestique pour le stockage solaire résidentiel
  • bornes de recharge à volant d'inertie pour véhicules électriques
  • intégration dans les éoliennes pour lisser la production d'énergie
  • levitating flywheel systems using high-temperature superconductors
  • parcs de volants d'inertie modulaires et conteneurisés pour les services de réseau
  • batteries cinétiques pour les systèmes de transport public (par exemple, tramways, trains)
  • systèmes de volants d'inertie pour catapultes d'assistance au lancement
  • groupes électrogènes à volant d'inertie portables pour les sites éloignés
  • utilisation dans le freinage régénératif des ascenseurs dans les immeubles de grande hauteur
  • développement de conceptions de volants d'inertie sans moyeu pour une densité énergétique accrue
En rapport avec : volant d'inertie, énergie cinétique, énergie de rotation, FES, stockage d'énergie, moment d'inertie, régulation de fréquence, UPS, rotor à grande vitesse, paliers magnétiques.

Contexte historique

Stockage d'énergie par volant d'inertie (FES)

1963
1965
1970
1970
1974-11-15
1980
1980
1963
1964
1968
1970
1970
1975
1980
1980

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

10e année anniversaire

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