Dispositif de stockage d’énergie et convertisseur de puissance modulaires intégrés à base de supercondensateurs Contexte Avec la demande en énergie croissante et l’émergence des énergies renouvelables, de grandes quantités d’énergie doivent être stockées puis rapidement libérées, générant ainsi de fortes puissances. Une approche prometteuse consiste à utiliser des bancs de supercondensateurs qui ont un temps de réaction plus court et une plus grande puissance en sortie que les piles. Pour atteindre des tensions suffisamment élevées, les supercondensateurs doivent être branchés en série. Malheureusement, les condensateurs ayant tous une capacité légèrement différente, ils ne peuvent être simultanément complètement chargés que si un circuit d’équilibration est utilisé (engendrant des pertes additionnelles). En outre, les bancs de supercondensateurs doivent être accompagnés d’un convertisseur de puissance qui augmente la taille du système et cause de l’interférence électromagnétique (EMI) à cause de la commutation haute fréquence. Technologie Le design proposé intègre l’unité de stockage et le convertisseur de puissance dans le même dispositif compact et modulaire fait d'un certain nombre de cellules branchées en série. Chaque cellule comprend deux supercondensateurs et des interrupteurs qui protègent des surtensions et permettent de tirer profit de l’entièreté de la capacité de stockage en contrôlant la tension de chaque condensateur individuellement. Les interrupteurs sont contrôlés par un microcontrôleur programmable capable d’effectuer tous les types de conversion (DC/DC, AC/DC, DC/AC, AC/AC) en mettant un certain nombre de cellules en série. Ainsi, le convertisseur de puissance intégré ne repose pas sur la commutation haute fréquence, ce qui élimine le problème de l’EMI. Application Le dispositif peut être utilisé pour la récupération de l’énergie de freinage dans les trains, les métros, les voitures, les motos… Il peut également remplacer les convertisseurs de puissance standards avec l’avantage ajouté de garantir une autonomie supplémentaire en cas de coupure de courant. L'invention peut aussi servir à niveler la puissance dans les éoliennes et les panneaux solaires pour lesquels la production et la consommation d’énergie sont souvent irrégulières. Avantages compétitifs Un seul dispositif compact pour le stockage d’énergie et la conversion de puissance Maximisation de l’énergie stockée en contrôlant la tension de chaque condensateur Opération à basse fréquence ne causant pas d’interférence électromagnétique Applicable à tout type de conversion de puissance (AC/DC, AC/AC, DC/AC ou DC/DC) Arrangement modulaire facile à réparer de composants basse tension à faible coût Brevet Demande de brevet américain provisoire – « MODULAR ENERGY STORAGE DEVICE » Prochaines étapes Quelques cellules ont été assemblées pour prouver le concept. L'étape suivante est de rendre le design plus compact et de concevoir le contrôleur. La technologie est disponible sous licence. Contact Morgan Guitton, Ing. Jr Directrice de projets, Sciences et génie Développement des affaires Univalor +1 (514) 340-3243 poste 4231 [email protected] Frédéric Sirois, Ph.D. Professeur titulaire Département de génie électrique École Polytechnique de Montréal +1 (514) 340-4711 poste 3607 [email protected]