Um volante de inércia é também chamado volante de inércia. É um sistema mecânico que armazena energia eléctrica sob a forma de energia cinética. O volante de inércia é acelerado e a energia é armazenada como energia rotativa.
Um sistema de volante de inércia consiste geralmente de uma massa de volante, um sistema motor-gerador, um sistema de rolamentos, uma caixa e a electrónica de potência.
Uma massa do volante é ligada através de um eixo a um sistema que opera tanto o motor como o gerador. O motor define a massa do volante em rotação e acelera-a. No processo, a energia eléctrica é absorvida e armazenada sob a forma de energia rotativa.
Se a energia eléctrica for retirada do depósito do volante, o gerador trava a massa rotativa e a energia rotativa é recuperada pelo gerador. A massa do volante de inércia abranda no processo.
O eixo, no qual a massa do volante e o rotor do motor ou gerador estão montados, é elaborado e suportado. Isto pode reduzir as perdas e aumentar o tempo de armazenamento da unidade de armazenamento. Os rolamentos magnéticos são utilizados em alguns casos. Isto reduz a perda por fricção. Além disso, o volante gira numa caixa evacuada. Isto reduz as perdas por atrito entre a massa do volante e o ar circundante.
Os rolamentos de volante são muito duráveis e de baixa manutenção e são também adequados para ambientes agressivos. Uma desvantagem é a alta auto-descarga. Por conseguinte, os acumuladores de volante são utilizados apenas como sistemas de armazenamento de curto prazo. A eficiência como armazenamento a curto prazo é muito elevada, pode chegar aos 95%. Os volantes de voo são utilizados para manter a qualidade de energia, em abastecimento de emergência e de ponte ou para recuperar energia de travagem em redes de eléctricos, subterrâneas ou suburbanas de caminhos-de-ferro. Um outro campo de aplicação é a estabilização da tensão em linhas fora de rampa de redes de abastecimento ou empresas de transporte. Os acumuladores de volante são também utilizados em viagens espaciais. Fazem a ponte entre o fornecimento de energia quando os satélites ou as estações espaciais estão à sombra da terra.
Existem vários tipos de sistemas de armazenamento de volantes de inércia:
| Tipo | Velocidade |
|---|---|
| Rodas de mosca com rotação lenta | Aprox. 5.000 rpm. |
| Volantes giratórios de velocidade média | Cerca de 20.000 rpm. |
| Rápida rotação de volantes de voo | Até 60.000 rpm. |
Os acumuladores de volante de rotação lenta são também chamados volantes de baixa velocidade. Consistem num rotor de aço pesado e rodam a velocidades de aproximadamente 5.000 rpm. Armazenam menos energia para a mesma massa do que os volantes de alta velocidade.
Os acumuladores de volante de velocidade média giram a velocidades de cerca de 20.000 rpm.
Os acumuladores de volante giratório rápido são também chamados de volantes de volante de alta velocidade. São constituídos por um rotor mais leve. Este consiste em materiais compostos como a fibra de vidro ou fibra de carbono para resistir às forças centrífugas. A velocidade é geralmente entre 20.000 e 60.000 rpm, mas pode atingir até 100.000 rpm. Os volantes de alta velocidade têm uma capacidade de armazenamento específica mais elevada do que os volantes de baixa velocidade ou de média velocidade de armazenamento de volantes de rotação.
flywheel