Stockage Inertiel
Rapports de Stage : Stockage Inertiel. Recherche parmi 301 000+ dissertationsPar franciscowt57 • 14 Avril 2013 • 6 650 Mots (27 Pages) • 974 Vues
Revue 3EI n°48, mars 2007, pp. 18-29
Le stockage inertiel électromécanique
H. BEN AHMED (*), B. MULTON (*), N. BERNARD (**), C. KERZREHO (*)
(*) ENS Cachan – Antenne de Bretagne – SATIE-CNRS, (**) IUT Saint-Nazaire
1. Introduction
Tout d’abord l’énergie cinétique est souvent une énergie
subie dans les systèmes en mouvement. Cette énergie
intervient dans le dimensionnement, par exemple, des
systèmes de freinage ou encore, si cela est autorisé, de
récupération. A titre d’exemple, la translation d’une
masse M=2000 kg à une vitesse de 100 km/h (~28 m/s)
correspond à une énergie cinétique « stockée » de
= 2 =
2
W 1 MV c 773 kJ ou encore 2 kWh1,2. Nous
obtenons sensiblement la même quantité d’énergie que
pour un disque de rayon 0.5m, de masse 200 kg et
tournant à une vitesse 2400 tr/min.
Le stockage électromécanique ou inertiel de l’énergie
représente, dans certaines applications et sous certaines
conditions, une alternative intéressante au moyens de
stockage usuels en particulier dans les dispositifs de
production à faible et moyenne puissance. Le stockage
inertiel (FES) se distingue par sa grande capacité au
cyclage (possibilité de 106 cycles3) se traduisant ainsi par
une durée de vie élevée et donc un coût de
1 Correspondance des unités 1kWh=3.6 MJ
2 Rappelons que l’énergie calorifique contenue dans 1 litre d’essence
vaut environ 36 MJ.
3On entend par cycle : une succession de charge et décharge de l’état de
charge maximal au minimal. Mais un cycle, d’une façon générale, en
situation réelle, est toujours beaucoup plus complexe.
fonctionnement relativement faible. On peut également
mentionné un contrôle aisé de la charge et de la décharge,
une bonne connaissance de l’état de charge (image de la
vitesse de rotation) et enfin un recyclage en fin de vie
pouvant être peu coûteux économiquement et
énergétiquement. Le stockage inertiel souffre cependant
d’un certain nombre de handicaps délimitant ainsi son
domaine de prédilection : son coût d’investissement élevé
(sur la base de l’énergie stockée) par rapport aux
solutions « usuelles » de type électrochimique, ses
performances massiques réelles relativement faibles
compte tenu des éléments auxiliaires, enfin les problèmes
inhérents à son principe de fonctionnement que sont les
aspects sécurité et l’effet gyroscopique, particulièrement
restrictifs dans les applications non-stationnaires4.
2. Constituants
Les principaux composants d'un dispositif de stockage
électromécanique inertiel sont schématisés figure 1. On
trouve ainsi en premier lieu le volant : élément principal
de l'accumulation, puis le moteur-générateur, le tout
guidé par des paliers éventuellement magnétiques, un
convertisseur électronique de puissance et une enceinte à
basse pression.
4 Signalons que l’effet gyroscopique peut être globalement compensé
par un système à double volant en anti-rotation. Les efforts gyriscopique
restent appliqués aux guidages mécaniques de chaque volant.
Résumé : Le stockage cinétique ou inertiel est un moyen connu depuis l’antiquité (tours pour poterie).
Il a ensuite été utilisé mécaniquement (transmission mécanique à rapport continûment variable) puis
électriquement (Gyrobus, Yverdon, années 1950) dans le domaine des transports pour réduire les
appels de puissance ou pour éviter les caténaires (recharge rapide en station). Il a également trouvé
des applications électromécaniques dans l’industrie, notamment pour les laminoirs, encore pour lisser
les appels de puissance électrique, mais également pour se prémunir des coupures d’alimentation
électrique de faible durée. Dans la continuité de ces systèmes, les groupes électrogènes à inertie
renforcée constituent des dispositifs à stockage inertiel électromécanique. Un nouvel engouement est
apparu dans les années 1980 pour les automobiles électriques, car l’arrivée à maturité des matériaux
composites (légers et à très haute résistance mécanique) offrait des perspectives très attractives. Les
difficultés liées aux fortes contraintes mécaniques des applications embarquées (effet gyroscopique,
résistance au crash, etc…) ont sévèrement réduit le champ d’applications dans le domaine des
transports. Il semble aujourd’hui que
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