Stockage d’Energie par un système de Volant d’Inertie pour des applications de Transport ferroviaire - Energy storage using flywheel system for railway applications – VIFTER

Le stockage de l'énergie électrique à bord des véhicules est une solution présentant des avantages tant sur le plan de la réduction de la consommation énergétique qu'en terme de respect de l'environnement. L'état de l'art des systèmes de stockages de d'énergie montre plusieurs technologies possibles (les super-capacités, les accumulateurs électrochimiques, les volants d'inertie, …). Ces technologies, qui ne sont pas toutes au même niveau de maturité donc d'applicabilité industrielle, présentent des caractéristiques assez différentes, et chaque système de stockage présente des avantages et des inconvénients en fonction de l'application.
Avec des caractéristiques de puissance, de durée de vie et de coût de possession bien adaptés aux applications ferroviaires, le volant d'inertie représente une technologie prometteuse et susceptible de déboucher rapidement sur le plan industriel car relativement avancée comme l'ont démontré quelques expérimentations en laboratoires et sur véhicules. Cependant, en tant que technologie émergente, le volant d'inertie à grande vitesse est encore très loin d'un organe industriel offrant la fiabilité, la durée de vie, etc… et, par conséquent capable d'être installé sur des véhicules opérant commercialement. Ainsi, d'importantes marges de progression sont encore disponibles et doivent être réalisées en terme de performances particulièrement au niveau système. Une stratégie d'intégration de plusieurs fonctions (notamment de l'ensemble moteur/volant et de l'électronique de puissance) devrait amener outre une meilleure fiabilité, une réduction de l'encombrement des systèmes actuels. L'espace ainsi gagné par l'intégration permettra d'embarquer plus d'énergie.
A la suite des essais réalisés sur une Tramway de Rotterdam en utilisant un Volant d'Inertie Prototype, ALSTOM a lancé le programme SEVIT de R&D pour développer les technologies nécessaires pour la mise en œuvre d'un volant d'inertie destiné au stockage d'énergie
électrique dans les véhicules de transport ferroviaire.
Dans le cadre de l'Appel d'Offres VPE de avril 2006 du PREDIT, la première phase de ce vaste projet a bénéficié d'un soutien pour une durée de 24 mois. Cette première phase a porté sur l'ensemble des études de base et l'élaboration d'outils de calcul pour l'évaluation des performances et le dimensionnement du système volant d'inertie.A ce stade, les verrous identifiés sont les suivants :
· Durée de vie en fatigue des composites :
· Les règles de dimensionnement des composites pour des applications volant d'inertie ne sont pas encore bien établies.
· Les modes de défaillance potentiels du rotor pris dans son ensemble ne sont pas bien connus.
· Les volants d'inertie actuels destinés au transport font souvent de démonstrations de fonctionnement et de performances· Les aspects thermiques du volant d'inertie et de la machine électrique associé sont un élément clé dans la maîtrise du fonctionnement et de la sécurité du système.
· Les spécifications par rapport au besoin « stockage énergie » doivent être associés au besoin énergie en relation avec la puissance
le projet propose d'adresser ces verrous avec la vision produit industriel dans un moyen terme (4 à 5 ans). Pour cela, le projet réuni un partenariat pertinent (industriel, PME, laboratoire de recherche) avec une cohésion assurée par ALSTOM. Ce projet se basera sur les études et développement réalisés et durera 36 mois