Dispositif de stockage d`énergie et convertisseur de puissance

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
[phone] poste 4231
[email protected]
Frédéric Sirois, Ph.D.
Professeur titulaire
Département de génie électrique
École Polytechnique de Montréal
[phone] poste 3607
[email protected]