Stockage d'énergie par volant d’inertie

Longtemps utilisé pour la régulation des machines à vapeur, le principe du volant d'inertie permet aujourd'hui de stocker temporairement l'énergie sous forme de rotation mécanique.

Le stockage d'énergie par volant d'inertie ou système inertiel de stockage d'énergie (SISE) est utilisé dans de nombreux domaines : régulation de fréquence, lissage de la production éolienne et solaire, stockage et restitution de l'énergie de freinage des véhicules...

Stockage d'énergie par volant d’inertie

Une unité de stockage inertiel de 25 kWh - © Beacon Power

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) et ainsi prolonger la durée de stockage.

  • Avantages :
  • Haut rendement (environ 80% de l'énergie absorbée pourra être restituée)
  • Phase de stockage très rapide par rapport à une batterie électrochimique
  • Temps de réponse très court, permet de réguler la fréquence du réseau
  • Aucune pollution : ni combustible fossile, ni produits chimiques
  • Technologie fiable, peu d'entretien
  • Inconvénients :
  • Temps de stockage limité (environ 15 minutes).
    Le stockage d'énergie par volant d'inertie est utile pour la régulation et l'optimisation énergétique d'un système, il ne permet pas d'obtenir une durée d'autonomie importante comme les batteries électrochimiques ou le stockage d'énergie par pompage/turbinage.

Stockage d'énergie par volant d’inertie : exemples de projets & installations

Un volant d'inertie pour récupérer l'énergie de freinage du métro
Rennes Métropole, France

Le système de stockage par volant d'inertie permet
d'économiser 25000€ d'électricité chaque année.
© Rennes Métropole / Keolis Rennes

Le système de stockage par volant d'inertie permet d'économiser 25000€ d'électricité chaque année. © Rennes Métropole / Keolis Rennes

Le métro de Rennes Métropole parcourt chaque jour plus de 7200 km et transporte 115000 voyageurs, il consomme en moyenne 21000 kwh quotidiennement.

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Centrale à stockage inertiel dédiée à la régulation du réseau électrique
Stephentown, état de New York, USA

Centrale de 20MW comprenant 200 volants à inertie ©  Beacon Power

Centrale de 20MW comprenant 200 volants à inertie © Beacon Power

La régulation du réseau électrique consiste à maintenir une fréquence stable (50Hz en France et 60Hz aux USA) alors que la production peut varier rapidement (intermittence des énergies renouvelables) et la consommation également (pics de consommation, comportements imprévisibles).

La stabilité du réseau électrique est obtenue lorsque la production et la consommation sont à un niveau égal.

Réalisée par la société américaine Beacon Power, cette centrale de régulation de 20MW fonctionne en continu en stockant et restituant de l'énergie dans le réseau électrique de la ville de New York grâce à 200 volants inertiels, participant ainsi à maintenir la stabilité du réseau.

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