Un volant d'inertie en expérimentation à l'Ifsttar Satory

Prototype de convertisseur électrique réalisé par l’équipe TEMA de l'Ifsttar pour alimenter le volant d'inertie. © Ifsttar - laboratoire SATIE/TEMA

Dans le cadre du projet collaboratif VIVE, le bunker du site Ifsttar de Versailles-Satory abrite un prototype de volant d’inertie. Bientôt prêt pour des phases de test, ce nouvel équipement scientifique vise une application : la recharge rapide des véhicules électriques.

Plus performant, plus réactif, plus robuste, plus compact… Autant de promesses portées par le volant d’inertie en cours d’installation dans le bunker de l’Ifsttar de Versailles-Satory. Ce laboratoire d’essais sécurisé héberge en effet depuis juillet 2017 un nouveau dispositif de stockage et déstockage d’énergie à haute vitesse. L’équipement est au cœur du projet VIVE (volant d'inertie pour la recharge de véhicules électriques) porté par l’entreprise AER Atmostat et bénéficiant d’un soutien financier de plus de 4 millions d’euros dans le cadre du FUI (fonds unique interministériel). Collaboratif, VIVE implique de nombreux autres acteurs industriels et scientifiques : Vinci, le CEA, l’Ineris, les entreprises Controlsys Engineering et DBT ainsi que l’Ifsttar.

Prototype de convertisseur électrique réalisé par l’équipe TEMA de l'Ifsttar pour alimenter le volant d'inertie. © Ifsttar - laboratoire SATIE/TEMA

Batteries électrochimiques, supercondensateurs, bobines électromagnétiques… Différents dispositifs de stockage d’énergie électrique existent. Parmi eux, le volant d’inertie présente deux intérêts majeurs : « Répondre rapidement à des besoins d’énergie et de puissance et nécessiter peu d’entretien » détaille Alexandre De Bernardinis, chargé de recherche au département Composants et Systèmes (COSYS) de l’Ifsttar. « Un volant d’inertie peut réaliser des centaines de milliers de cycles de charge et de décharge sans échauffement et placé sous vide d’air » ajoute ce spécialiste en énergétique des systèmes et interfaces électriques. Le prototype en cours d’installation vise à proposer une solution innovante de recharge rapide des véhicules électriques tout en limitant l’impact sur le réseau : « Cet équipement contribuerait à recharger partiellement un véhicule en une dizaine de minutes et à soulager le réseau électrique en cas de production d’énergie intermittente. » Au sein de l’équipe SATIE/TEMA

Une technologie innovante de semi-conducteurs en carbure de silicium

« À l’image d’un tour de potier, le volant d’inertie est une masse tournante qui peut emmagasiner et restituer de l’énergie, résume le chercheur. Nous entraînons une roue en acier à une certaine vitesse afin de stocker de l’énergie cinétique ». La vitesse de rotation ? Entre 3 000 et 6 000 tours par minute pour le prototype hébergé. La puissance délivrée ? 50kW sur la gamme de vitesse. « L’originalité de ce modèle réside dans sa conception, notamment les matériaux utilisés - une roue d’inertie en acier – et les interfaces électriques. » AER Atmostat réalise la partie mécanique du dispositif. L’équipe SATIE/TEMA de l’Ifsttar se charge quant à elle de la partie électrique : « Nous avons développé un convertisseur d’alimentation à très haut rendement qui s’appuie sur une technologie innovante de semi-conducteurs en carbure de silicium, détaille Alexandre De Bernardinis. Nos travaux devraient permettre de limiter les pertes d’énergie en fonctionnement, d’atteindre des fréquences élevées et de disposer d’un système de refroidissement à l’encombrement réduit. »

Reste aujourd’hui à finaliser l’assemblage du volant avec son interface électrique et son contrôle avant de tester la solution en situation d’usage, c’est-à-dire raccordée à une borne de recharge pour véhicules électriques. Ces tests de fonctionnement sont programmés ce premier semestre 2018. « C’est un défi scientifique et technologique, s’enthousiasme le chercheur. Nous sommes impatients de connaître le potentiel réel du volant mais aussi les performances énergétiques de notre convertisseur. » Résultats à suivre d’ici la fin de l’année.

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