Lorsque l’on pense au stockage de l’énergie, on pense traditionnellement aux batteries. À cause de leurs caractéristiques chimiques, les batteries mettent du temps à se charger, et c’est particulièrement le cas des batteries au lithium-polymère. C’est pourquoi les batteries au lithium-ion sont mieux adaptées au marché des véhicules électriques, grâce à leur densité de puissance élevée et à l’absence d’effet mémoire, qui se produit lorsque les batteries deviennent plus difficiles à charger au fil du temps. Cependant, malgré ces caractéristiques, les batteries ne sont pas toujours adaptées à tous les véhicules, notamment aux véhicules hybrides. Et c’est là que les condensateurs peuvent être utilisés avec beaucoup d’efficacité. Comme nous le savons déjà en utilisant les condensateurs dans les circuits électriques, ils ont la capacité de se charger et de se décharger rapidement selon les besoins. C’est pourquoi ils sont les mieux adaptés aux véhicules hybrides qui ont besoin d’une grande quantité d’énergie dans un temps très court, et pourquoi cette lacune est plus souvent comblée par les supercondensateurs.
Que sont les supercondensateurs ?
Les supercondensateurs (ou ultracondensateurs) se distinguent des condensateurs traditionnels de deux façons : ils présentent une surface de plaque plus importante ainsi qu’un espace plus étroit entre ces plaques, car le séparateur se comporte légèrement différemment d’un diélectrique standard.
Dans un condensateur classique, il y a deux plaques recouvertes d’un matériau poreux en métal pour donner une plus grande surface de stockage de la charge, séparées par un film plastique épais ou un diélectrique en céramique. Lorsque le condensateur est chargé, le champ électrique est créé par la charge positive qui se forme sur une plaque et la charge négative sur l’autre. Cela polarise alors le diélectrique et aligne les molécules dans la direction opposée au champ, réduisant sa puissance et permettant aux plaques de stocker une charge plus importante.
Dans un supercondensateur, il n’y a pas de diélectrique de manière traditionnelle. On trouve plutôt deux plaques trempées dans un électrolyte et séparées par un inducteur beaucoup plus fin (généralement en plastique ou en papier). Lorsque les plaques d’un supercondensateur sont chargées, la charge opposée se forme des deux côtés de l’inducteur. C’est ce qu’on appelle une “double couche électrique”, et c’est pour cette raison que les supercondensateurs sont également appelés condensateurs à double couche. La combinaison des caractéristiques suivantes permet aux supercondensateurs d’atteindre un niveau de capacité beaucoup plus élevé :
- Plaques avec une surface plus grande et plus efficace
- Distance réduite entre les plaques
Quelle est la différence entre une batterie et un supercondensateur ?
Les supercondensateurs possèdent également des caractéristiques communes aux batteries et aux condensateurs traditionnels. La principale différence entre les deux est que les batteries ont une densité plus élevée (elles stockent plus d’énergie par masse) tandis que les condensateurs ont une densité de puissance plus élevée (ils libèrent et stockent l’énergie plus rapidement).
Les supercondensateurs ont la capacité la plus élevée par volume et la plus grande densité d’énergie de tous les condensateurs. La densité de puissance d’un supercondensateur est généralement 10 fois supérieure à celle d’une batterie classique, ce qui signifie qu’ils sont capables de cycles de charge/décharge beaucoup plus rapides, de circuits de charge simplifiés, d’une durée de vie nettement plus longue, d’une plage de températures de fonctionnement plus large et d’un taux de décharge élevé pour les charges qui nécessitent une puissance élevée pendant une courte durée.
La technologie se rapproche de plus en plus des propriétés d’une batterie rechargeable traditionnelle et forme un hybride intermédiaire entre le condensateur standard et la batterie. Cela signifie qu’ils sont également bien adaptés à une connexion en parallèle avec des batteries pour profiter des meilleures caractéristiques des deux.
Si vous avez besoin de stocker une quantité raisonnable d’énergie pendant une période relativement courte (de quelques secondes à quelques minutes), que vous avez trop d’énergie à stocker dans un condensateur et que vous n’avez pas le temps de charger une batterie, un supercondensateur est peut-être ce qu’il vous faut.
Utilisation actuelle et future
Les supercondensateurs sont de plus en plus dans les appareils grand public, car leur coût a commencé à s’aligner à celui des batteries. Ils sont capables de tout faire, de l’alimentation de secours pour les téléphones portables à l’extension de l’autonomie des batteries pour les appareils qui ont parfois besoin d’un coup d’énergie rapide, comme le zoom d’un appareil photo numérique.
Ils sont également de plus en plus utilisés dans des applications plus exigeantes en matière d’alimentation et d’énergie, comme par exemple :
- Sauvegarde mémoire dans les équipements électroniques pour aider à gérer la faible consommation d’énergie
- Les applications liées aux véhicules électriques qui ont souvent besoin d’une alimentation courte et à fort courant.
- Récupération de l’énergie de freinage pour les véhicules tels que les bus et les trains
- La récolte de l’énergie éolienne et solaire pour aider à atténuer l’intermittence de l’alimentation électrique
Cependant, leur utilité va bien au-delà et ils sont de plus en plus considérés comme un véritable substitut aux batteries dans le cadre de la campagne en faveur de l’énergie verte dans la récolte de l’énergie et les véhicules électriques.
SPSCAP est à l’avant-garde de cette technologie avec sa série de condensateurs modules. Cette technologie est déjà largement utilisée dans les bus hybrides, les bus hybrides rechargeables, les trolleybus à double source, les bus à pile à combustible, les bus scolaires et d’autres véhicules commerciaux. Les modules ultracondensateurs peuvent être utilisés comme unités de stockage d’énergie efficaces, hautement fiables, sûres et intelligentes pour la récupération d’énergie au démarrage, à l’accélération et au freinage. Ces principes sont également mis à l’essai dans les tramways et les trains afin de renforcer cette conversion.
En outre, à mesure que le développement de l’IoT s’accélère, les dispositifs faisant partie du réseau s’appuieront très probablement sur une certaine forme de récolte d’énergie pour leur utilisation continue et la gestion de leur alimentation. Il est probable que les supercondensateurs, avec leur petite taille mais leurs puissantes capacités de stockage, feront partie intégrante de cette évolution. Le développement d’un supercondensateur “flexible” (sans perte de caractéristiques) est également en cours et promet des applications infinies. Cela pourrait être crucial pour l’avenir non seulement de l’IoT, mais aussi des dispositifs portables, des biens de consommation portables et des systèmes et dispositifs de suivi médical.
Produits phares
Supercondensateurs hybrides Eaton
Une nouvelle génération de composants de stockage d’énergie combinant les avantages des batteries Li-ion avec la longue durée de vie et la fiabilité des supercondensateurs symétriques.
Condensateurs de stockage d’énergie Vishay série 196 HVC
Cette série a été créée pour offrir aux concepteurs une solution de stockage d’énergie qui surmonte les limites des batteries rechargeables et des supercondensateurs.
Supercondensateurs KEMET série FT
Ces dispositifs sont les mieux adaptés aux systèmes de microprocesseurs embarqués avec mémoire flash.
Supercondensateurs SPSCAP
Ces appareils offrent une puissance suprême et plus de 1 000 000 de cycles de fonctionnement et sont à l’avant-garde de la révolution verte.
