SuperCondensateurs, l'avenir du stockage
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Les accumulateurs, les supercondensateurs
Les cycles de charge et décharge
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Une batterie d'accumulateur automobile est constituée de 6 éléments de 2 Volts en série :
6 × 2 = 12 V.
Leur tension unitaire varie de ± 20%
De 1.6 à 2.4 Volts...
Le cycle le plus respectueux serait celui-ci : décharger jusqu'à presqueComme tout accumulateur, les modèles au plomb n'acceptent pas la décharge profonde : elle peut les rendre inopérants de manière irréversible.
Sauf procédure non réalisable pour un particulier... 1.6 Volts, et recharger à 100% !
Les anciennes technologies d'accumulateursCd-Ni ou Ni-Mh
Cadium Nickel ou Nickel-metal hydride requièrent un fonctionnement par cycles sous peine de phénomène 'mémoire de charge' tel que schématisé en animation ci-dessus.
A l'évidence, ce phénomène ne se produira pas comme ici dès le premier non respect de la règle mais les accumulateurs Cd-Ni (Cadium-Nickel) y étaient très sensibles...
Seuls les supercondensateurs acceptent un fonctionnement sans respect d'aucun type de cycle.
Les accus Lithium-Ion peuvent aussi fonctionner sans respect systématique du cycleA ce moment une recharge de seulement 50% compterai pour la moitié d'un cycle mais il est préférable d'en effectuer au moins un toutes les 10 à 20 recharges ou une fois par mois : le 'recalibrage'.
Dans tous les cas, il convient de respecter un temps de quelques minutes entre un cycle de charge et un cycle de décharge et réciproquement.
Le pire ennemi des accumulateurs est la chaleur.
- Toujours laisser refroidir avant de recharger une batterie qui a fourni surtout sous forte intensitéSupérieure à sa capacité
Ex : 1.5 A et plus pour un accumulateur 1 Ah - Toujours laisser refroidir avant de l'utiliser en générateur juste après le fin du cycle de charge
- Eviter la décharge profonde : éviter de descendre sous les ≃ 5%
Mesures sur les supercondensateurs pédagogiques en vidéo
La vidéo permet d'observer le comportement d'un SuperCondensateur de 100 Farad au graphène. Le remplaçant des accumulateurs chimiques !
Le supercondensateur : généralités
Là où un accumulateur est limité à quelques centaines (milliers) de cycles charge / décharge ; les supercondensateurs supportent au moins 100 fois plus jusqu'à concurrence d'1 million de cycles !Ils acceptent aussi d'être rechargés en moins d'une minute (à condition de pouvoir fournir la puissance nécessaire !), supportent des intensités de déchargeRésistance série plus faible et donc absence d'échauffement bien supérieures aux accus, ne chauffent pas et résistent mieux à l'auto-décharge ! Photos de supercondensateurs.
En Chine, un tramway utilise cette technologie ; le tramway se rechargeant en quelques secondes à chaque arrêt-bus, en déployant un pantographe et lors des freinages !
Les supercondensateurs offrent en 2017 une densité énergétique proche de celle d'un accumulateur au plomb soit ≃ 1 million de fois supérieure aux condensateurs classiques. Pour une masse bien moindre ! La tension unitaire est de 2.7 V, des modules 16.2 V6 × 2.7 V en série = 16.2 Volts ; un alternateur de voiture ne dépasse pas 14.4 V ; par contre attention aux chargeurs bas de gamme qui fournissent jusqu'à 20 V à vide !
Explosion garantie sont disponibles pour les automobiles avec équilibrageUn condensateur étant isolant, rien ne garanti que la tension va se répartir uniformément en se divisant par 6 pour mise en série :
Comparatif supercondensateur, accumulateur :
| Accumulateurs | SuperCondensateurs |
|---|---|
| Charge lente (30 mn à 10 heures) (les charges '30 mn' diminuent le nombre de cycles et engendrent un risque d'explosion si mal gérées) Puissance faible : I maxi ≃ 10 fois I nominal Recyclage indispensable (recyclage complexe, énergivore matériaux utilisés très polluants et rares) Durée de vie courte (de 500 à 2000 cycles suivant technologie) Recharge complexe (Micro-contrôleur requis) | Charge très rapide (quelques secondes à 1 mn) Puissance très élevée : I maxi 'quasiment' illimité Recyclage simple (graphène, nanotubes de carbone) Durée de vie très élevée (de 100 000 à 1 000 000 de cycles et + encore !) Encore onéreux et rare (pour de fortes capacités) Tension de déchargeLa tension de décharge n'est pas relativement stable comme un accumulateur ±10% pour 80% de la capacité mais bien plus brutale ! |
Les supercondensateurs sont, par exemple, la seule technologie réellement capable de récupérer l'énergie au freinage d'un véhicule (intensité trop élevée et temps trop court pour des accumulateurs), l'industrie de la Formule 1 les utilise d'ailleurs depuis quelques années déjà !
Enfin sa stabilité avec les variations de température est bien supérieure (pas d'acide liquide ou de gel = pas d'évaporation) !
Application concrète, j'ai testé le supercondensateur !
Avec ce module 20 farad pour 16 Volts (16 éléments en série de 2.7 V 120 farad unitaires) installé directement en parallèle de la batterie classique au plomb d'une voiture.
Il existe aussi des modules de 83 farad6 modules de 500 farad 2.7 Volts en série disponibles aisément par Internet le coûr est (2017) d'environ 20 € TTC pour les modules 16 V 20 Farad, 50 € pour le 83 Farad...
Non démarrage avec batterie HS puis ajout de supercondensateurs
Cette vidéo, réalisée évidemment sans truquage, démontre bien l'apport d'un supercondensateur ici relié directement en parallèleAvec des fils courts et de forte section (6 mm² minimum)
sur une batterie automobile en fin de vie.Au début de la vidéo : sans le supercondensateur, après avec la module 20 Farad !
Invité, affichez le quiz :
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Cours extrait des stages : INITELEC & INDUSTRONIC
Stage : INITELEC
