Calculateur de stockage d'énergie par volant d'inertie

Un volant stocke de l'énergie sous forme d'énergie cinétique de rotation. L'énergie idéale vaut la moitié du moment d'inertie multiplié par le carré de la vitesse angulaire. Ce calculateur accepte l'inertie en kilogrammes mètres carrés et la vitesse en tours par minute. Il convertit la vitesse en radians par seconde, applique l'équation cinétique et affiche des joules, kilojoules et wattheures. Ces conversions facilitent la comparaison d'un rotor mécanique avec des capacités de stockage électrique ou thermique. Le moment d'inertie décrit la répartition de la masse autour de l'axe, pas seulement le poids du volant. Éloigner une même masse de l'axe augmente l'inertie, donc l'énergie stockée à vitesse donnée. Un anneau mince a une inertie supérieure à celle d'un disque plein de même masse et de même rayon extérieur. Incluez tous les composants tournant à la vitesse saisie — rotor, moyeu, arbre et pièces accouplées — ou utilisez une inertie mesurée du système. Les inerties des composants reliés par engrenages doivent être ramenées à une même vitesse d'arbre avant addition. L'énergie augmente comme le carré de la vitesse. Doubler la vitesse quadruple l'énergie à inertie constante, mais accroît aussi fortement les contraintes du matériau. La conception réelle est donc limitée par la résistance en traction, la fatigue, l'équilibrage, les charges sur paliers, la dynamique du rotor, le confinement, les pertes liées au vide et la vitesse maximale sûre. Le calcul idéal ne retranche ni les frottements des paliers, ni les pertes aérodynamiques, du moteur-générateur ou de l'électronique de puissance, ni l'énergie devant rester dans le rotor pour maintenir sa vitesse minimale. Dans un système en fonctionnement, l'énergie utilisable entre deux vitesses est la différence des énergies cinétiques aux vitesses maximale et minimale. Puissance et énergie sont distinctes : un volant peut contenir un certain nombre de wattheures, mais le moteur-générateur, l'onduleur, les paliers et les limites thermiques déterminent la rapidité de charge ou de décharge. Utilisez ce calculateur pour la conception préliminaire, les exercices de laboratoire, l'estimation d'une décélération en roue libre et les contrôles de cohérence. Un rotor rapide peut se rompre violemment ; une réalisation exige une analyse qualifiée des contraintes, une protection contre la survitesse, un équilibrage précis, des essais protégés et un confinement dimensionné pour l'énergie maximale crédible du rotor.