Stockage de l'Énergie

Centrale de régulation électrique à stockage inertiel de Stephentown (état de New York - USA)

L'énergie est stockée sous forme d'énergie cinétique sur un disque lourd  qui tourne à la vitesse de 8 000 à 16 000 tours par minute. Le système de stockage inertiel se veut aussi efficace, car il serait en mesure de restituer environ 85% de l'énergie emmagasinée.

Le concept de volant d'inertie appliqué au stockage et à la régulation de l'énergie n'est pas nouveau, mais celui développé par Beacon utilise les matériaux les plus récents et les plus solides comme la fibre de carbone. En effet, de plus grandes vitesses de volant permettent une plus grande capacité de stockage mais exigent des matériaux ultra résistants pour résister à l'éclatement et éviter les effets explosifs.

"Un des gros avantages du stockage d'énergie par inertie, au-delà du fait qu'il n'y a pas d'émissions de CO2, est sa réponse rapide", affirme Gene Hunt, le porte-parole du groupe. "Il répondra en quelques

secondes." Le système mis au point par Beacon Power est également évolutif. Par exemple, 10 volants d'inertie (250 kWh) reliés entre eux représentent l'équivalent d'1 MW de puissance.

Un volant d'inertie moderne est constitué d'une masse (anneau ou tube) en fibre de carbone entraînée par un moteur électrique.

L'apport d'énergie électrique permet de faire tourner la masse à des vitesses très élevées (entre 8000 et 16000 tour/min pour le modèle ci-contre) en quelques minutes. Une fois lancée, la masse continue à tourner, même si plus aucun courant ne l’alimente.

L'énergie est alors stockée dans le volant d’inertie sous forme d’énergie cinétique, elle pourra ensuite être restituée instantanément en utilisant le moteur comme génératrice électrique, entraînant la baisse de la vitesse de rotation du volant d'inertie. 

Le système est monté sur roulements magnétiques et confiné sous vide dans une enceinte de protection afin d'optimiser le rendement du dispositif (temps de rotation en mimitant les frottements mécaniques) et ainsi prolonger la durée de stockage.

       Principe : En charge, le convertisseur pilote la machine électrique de sorte qu’elle fonctionne en moteur, le volant est accéléré, il emmagasine donc de l’énergie.

     En décharge, le convertisseur pilote la machine électrique de sorte qu’elle fonctionne en générateur, le volant est freiné, l’énergie est restituée au réseau électrique.

Formule d'énergie cinétique d'un volant d'inertie :

               W = 1/2 J Ω2
avec J = 1/2 m r2 pour un cylindre en rotation

       J : moment d'inertie en kg . m²
       m : masse en kg
       r : rayon en mètre

1- Quel est le principe du volant d’inertie ?

2- Compléter la chaîne d'énergie sur le document réponse.

3- Quels sont les avantages de stocker l’énergie par inertie ?

4- Comment peut-on augmenter l’énergie stockée par un volant d’inertie ?

5- Pourquoi les paliers de guidage sont-ils de type magnétique ?

6- Déterminer la vitesse de rotation si la masse du tambour est de 900 kg et fournit une énergie de 25 kWh. (dimensions)

7- Quelle est sa puissance pour 15 min de décharge. Justifier.

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