a_q_bis - Les pages perso du Crans

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