Gérer l’énergie Gérer l’énergie Stockage de l’énergie Stockage de l’énergie électrique électrique Batteries et accumulateurs Emeric porte, exposé technique 2002, Batteries et accumulateurs
Jan 12, 2016
Gérer l’énergieGérer l’énergie
Stockage de l’énergie Stockage de l’énergie électriqueélectrique
Batteries et accumulateurs
Emeric porte, exposé technique 2002, Batteries et accumulateurs
Batteries et accumulateursBatteries et accumulateurs
Bases sur les accumulateurs et Bases sur les accumulateurs et technologies anciennestechnologies anciennes
Besoins sans cesse croissants menant Besoins sans cesse croissants menant à une technologie nouvelleà une technologie nouvelle
Problèmes posés et évolutions futuresProblèmes posés et évolutions futures
Emeric porte, exposé technique 2002, Batteries et accumulateurs
Pourquoi stocker l’énergie ?Pourquoi stocker l’énergie ?
Devient le verrou du progrèsDevient le verrou du progrès Mieux utiliser les énergies renouvelablesMieux utiliser les énergies renouvelables Production d’électricité Production d’électricité in situin situ pour les systèmes pour les systèmes
autonomes (véhicules terrestres et spatiaux)autonomes (véhicules terrestres et spatiaux)
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Bases à connaîtreBases à connaître
Notions piles / accumulateursNotions piles / accumulateurs Similarités et différencesSimilarités et différences
Notions accumulateurs / batteriesNotions accumulateurs / batteries Bases sur tout les types Bases sur tout les types
d’accumulateurs:d’accumulateurs: Densité d’énergie massique (Wh/kg)Densité d’énergie massique (Wh/kg) Densité de puissance massique (W/kg)Densité de puissance massique (W/kg) CyclabilitéCyclabilité
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Avant 1980, deux Avant 1980, deux technologiestechnologies
Plomb – AcidePlomb – Acide Fiable, recyclableFiable, recyclable VéhiculesVéhicules < 40 Wh/kg< 40 Wh/kg
Nickel – Cadmium (Ni-Cd)Nickel – Cadmium (Ni-Cd) Chère, toxiqueChère, toxique « effet mémoire »« effet mémoire » < 55 Wh/kg< 55 Wh/kg
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Plomb - AcidePlomb - Acide
Principes de Principes de fonctionnements et fonctionnements et caractéristiques:caractéristiques: Simple, deux Simple, deux
électrodes solides et électrodes solides et un électrolyte liquide un électrolyte liquide (ou gélifié) d’acide (ou gélifié) d’acide (en général (en général sulfurique)sulfurique)
2 volts par éléments2 volts par éléments Avantages / Avantages /
inconvénientsinconvénients
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Nickel - CadmiumNickel - Cadmium
Principes de fonctionnements et caractéristiques:Principes de fonctionnements et caractéristiques: Electrodes a base de nickel et de cadmium, dans un Electrodes a base de nickel et de cadmium, dans un
électrolyte de potasse (Hydroxyde de potassium, KOH)électrolyte de potasse (Hydroxyde de potassium, KOH) 1,2 volts par éléments1,2 volts par éléments
Avantages / inconvénientsAvantages / inconvénients
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DéchargeDécharge
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ChargeCharge
Chargeur ‘rustique’:Chargeur ‘rustique’: Méthode passive de Méthode passive de
chargecharge Alimentation stabilisée Alimentation stabilisée
limitée en courantlimitée en courant
Chargeur ‘intelligent’:Chargeur ‘intelligent’: Méthode active de Méthode active de
chargecharge Utilisation de circuits Utilisation de circuits
intégrés étudiés pour la intégrés étudiés pour la détection de fin de détection de fin de charge (Ex: Ci MAX713)charge (Ex: Ci MAX713)
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Effet mémoire, mythe ou Effet mémoire, mythe ou réalité ?réalité ?
Le véritable effet mémoire:Le véritable effet mémoire: Observé par la NASAObservé par la NASA Seuils de charges et décharges identiquesSeuils de charges et décharges identiques Refuse de se décharger en dessous du seuil Refuse de se décharger en dessous du seuil
‘mémorisé’‘mémorisé’ Le faux effet mémoire:Le faux effet mémoire:
Cut off mal adaptéCut off mal adapté Surcharge de l’accumulateur provocant une Surcharge de l’accumulateur provocant une
modification du seuil de tension a 1,08 voltsmodification du seuil de tension a 1,08 volts Solution à l’abaissement de seuil de tension: Solution à l’abaissement de seuil de tension:
décharge manuelle (court-circuit avec une décharge manuelle (court-circuit avec une résistance)résistance)
Le plus mal compris des problèmes liés a l’utilisation des accumulateurs Ni-Cd
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Apparition de nouvelles Apparition de nouvelles technologiestechnologies
Nickel-Métal Hydrure, Nickel-Métal Hydrure, le frère écologique de le frère écologique de l’accumulateur Ni-Cdl’accumulateur Ni-Cd
L’accumulateur L’accumulateur «alcalin «alcalin rechargeable», le rechargeable», le frere de la pilefrere de la pile
Lithium-IonLithium-IonEmeric porte, exposé technique 2002, Batteries et accumulateurs
Nickel Métal Hydrure (Ni-Nickel Métal Hydrure (Ni-MH)MH)
Principes de fonctionnements et Principes de fonctionnements et caractéristiques:caractéristiques: Sensiblement identique a l’accu Ni-CdSensiblement identique a l’accu Ni-Cd Electrode positive à base de nickel et négative Electrode positive à base de nickel et négative
à base d’alliage absorbant l’hydrogèneà base d’alliage absorbant l’hydrogène Electrolyte: solution de potasse concentréeElectrolyte: solution de potasse concentrée Densité d’énergie Massique: de 70 à 80 Wh/kgDensité d’énergie Massique: de 70 à 80 Wh/kg 30 % plus cher que le NiCd30 % plus cher que le NiCd
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Pourquoi le passage a l’hydrure Pourquoi le passage a l’hydrure de métal ?de métal ?
Les plus du NiMH Les plus du NiMH par rapport au NiCdpar rapport au NiCd Ecologique, ne Ecologique, ne
contient pas de contient pas de cadmium très cadmium très polluantpolluant
40 % de capacité en 40 % de capacité en plusplus
Pas, ou peu d’effet Pas, ou peu d’effet mémoiremémoire
Les plus du NiCd par Les plus du NiCd par rapport au NiMHrapport au NiMH Supporte des pointes Supporte des pointes
de courant en décharge de courant en décharge très importantes (Inom très importantes (Inom x 10)x 10)
Moins sensible aux Moins sensible aux surchargessurcharges
Autodécharge plus Autodécharge plus faible que le NiMHfaible que le NiMH
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L’accumulateur «alcalin L’accumulateur «alcalin rechargeable»rechargeable»
Caractéristiques:Caractéristiques: Pas d’effet mémoirePas d’effet mémoire Format standard de pileFormat standard de pile 1,5 volts par accus1,5 volts par accus Cyclabilité < 100Cyclabilité < 100 Faible autodéchargeFaible autodécharge Faible courant de déchargeFaible courant de décharge Charge par impulsionCharge par impulsion
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Propriétés accus alcalinsPropriétés accus alcalins
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Lithium – Ions (Li-Ion)Lithium – Ions (Li-Ion)
Un accu développé et amélioré depuis Un accu développé et amélioré depuis plusieurs années:plusieurs années: Années 70 création de l’accu lithium-métalAnnées 70 création de l’accu lithium-métal Années 80 évolution vers lithium-ionsAnnées 80 évolution vers lithium-ions
Densité d’énergie massique Densité d’énergie massique importante: 140 à 160 Wh/kg (200 importante: 140 à 160 Wh/kg (200 Wh/g en 2003)Wh/g en 2003)
Cyclabilité importante: 500 à 1000Cyclabilité importante: 500 à 1000 Evolution future de la forme des accusEvolution future de la forme des accus 3 à 4 volts par éléments3 à 4 volts par éléments
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Principe de fonctionnementPrincipe de fonctionnement
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Problèmes posésProblèmes posés
Mise en recul des entreprises Mise en recul des entreprises européennes (et aussi Américaines) européennes (et aussi Américaines) dans la production d’accus dernières dans la production d’accus dernières technologiestechnologies
Prise de conscience des problèmes Prise de conscience des problèmes écologiques: recyclage de l’accu Li-Ionécologiques: recyclage de l’accu Li-Ion
Sécurité lors de l’utilisation ou Sécurité lors de l’utilisation ou stockage des accus ou batteriesstockage des accus ou batteries
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EvolutionEvolution
Augmenter la capacité des accumulateursAugmenter la capacité des accumulateurs Trouver de nouvelles technologiesTrouver de nouvelles technologies
Polymères (batteries multiformes)Polymères (batteries multiformes) Pile à combustiblePile à combustible
Amélioration des matériaux dans les buts:Amélioration des matériaux dans les buts: De moins polluerDe moins polluer D’augmenter les performancesD’augmenter les performances
Utilisation des technologies à faibles Utilisation des technologies à faibles consommations d’électricitésconsommations d’électricités
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