{"id":11845,"date":"2022-02-02T09:49:29","date_gmt":"2022-02-02T09:49:29","guid":{"rendered":"https:\/\/knowhow.distrelec.com\/?p=11845"},"modified":"2022-02-02T09:49:31","modified_gmt":"2022-02-02T09:49:31","slug":"les-supercondensateurs-une-source-denergie-flexible-pour-les-applications-de-transport-exigeantes","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/knowhow.distrelec.com\/fr\/transport\/les-supercondensateurs-une-source-denergie-flexible-pour-les-applications-de-transport-exigeantes\/","title":{"rendered":"Les supercondensateurs : une source d’\u00e9nergie flexible pour les applications de transport exigeantes"},"content":{"rendered":"\n

Produire de l’\u00e9nergie pour les applications de transport pr\u00e9sente plusieurs d\u00e9fis techniques. Les batteries sont depuis longtemps la source d’\u00e9nergie de pr\u00e9dilection pour le d\u00e9marrage des moteurs. Si les accumulateurs au plomb classiques \u00e9taient le seul type disponible, des innovations r\u00e9centes comprenant diff\u00e9rentes combinaisons chimiques et m\u00e9thodes de construction ont permis d’am\u00e9liorer consid\u00e9rablement la densit\u00e9 de puissance et de r\u00e9duire leur poids. <\/p>\n\n\n\n

Les tramways et les trains de transport public modernes ont besoin d’encore plus d’energie \u00e0 cause de la vari\u00e9t\u00e9 croissante des syst\u00e8mes d’information embarqu\u00e9s et de connectivit\u00e9 Wi-Fi. Comme de nombreux v\u00e9hicules ferroviaires se tournent vers un moteur enti\u00e8rement \u00e9lectrique, les besoins augmentent encore plus. L’environnement d’exploitation pr\u00e9sente \u00e9galement de nombreux d\u00e9fis, notamment le d\u00e9marrage de moteurs dans des conditions de basse temp\u00e9rature, ce qui n’est pas facile pour la plupart des batteries d’aujourd’hui.<\/p>\n\n\n\n

Cet article examine comment les supercondensateurs constituent une source d’\u00e9nergie viable et compl\u00e9mentaire pour les applications de transport.<\/p>\n\n\n\n

Diversit\u00e9 des syst\u00e8mes de transport de masse<\/h2>\n\n\n\n

Notre soci\u00e9t\u00e9 est de plus en plus consciente de la consommation d’\u00e9nergie et de la mani\u00e8re dont nous nous d\u00e9pla\u00e7ons d’un point \u00e0 un autre. Les nouveaux r\u00e9seaux m\u00e9tropolitains de tramways, de bus et de transports en commun ainsi que les infrastructures ferroviaires existantes font l’objet d’investissements importants, les consommateurs cherchant une alternative aux routes encombr\u00e9es.<\/p>\n\n\n\n

La plupart des grandes agglom\u00e9rations ont mis en place ou pr\u00e9vu de nouveaux syst\u00e8mes de transport public qui contribuent \u00e0 d\u00e9sengorger les villes et \u00e0 r\u00e9duire la pollution.<\/p>\n\n\n\n

La conception de v\u00e9hicules de transport public \u00e9conomes en \u00e9nergie, \u00e9l\u00e9gants et rapides impose d’\u00e9quilibrer le poids total et la capacit\u00e9 de charge des composants de traction et de stockage d’\u00e9nergie.<\/p>\n\n\n\n

Les d\u00e9fis d’alimentation<\/h2>\n\n\n\n

Les batteries constituent une source id\u00e9ale de mobilit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique. Toutefois, pour les applications de transport modernes et exigeantes, elles ne r\u00e9pondent pas toujours \u00e0 toutes les exigences. L’adaptation \u00e0 des charges de courant de cr\u00eate \u00e9lev\u00e9es n\u00e9cessite plus de batteries que dans des conditions de charge normales, ce qui ajoute du poids et augmente le temps de charge. Les batteries sont encombrantes et n\u00e9cessitent un temps de charge consid\u00e9rable, ce qui a un impact sur la disponibilit\u00e9 op\u00e9rationnelle. De m\u00eame, les batteries sont limit\u00e9es par les temp\u00e9ratures ambiantes, en particulier par les extr\u00eames de temp\u00e9ratures basses et hautes.<\/p>\n\n\n\n

Certains types de batteries se d\u00e9chargent aussi lentement in situ en raison de leur r\u00e9sistance s\u00e9rie \u00e9quivalente (ESR) interne. L’ESR est \u00e9galement un facteur qui limite la quantit\u00e9 maximale de courant qu’ils peuvent d\u00e9livrer et entra\u00eene un \u00e9chauffement de la batterie.<\/p>\n\n\n\n

Un autre aspect des batteries est leur cycle de vie. Au cours de leur vie active, elles doivent \u00e9galement faire l’objet d’un contr\u00f4le et d’un entretien de routine. Elles ont g\u00e9n\u00e9ralement une dur\u00e9e de vie en service limit\u00e9e, apr\u00e8s quoi leur capacit\u00e9 \u00e0 stocker et \u00e0 fournir une charge compl\u00e8te une charge compl\u00e8te se r\u00e9duit consid\u00e9rablement.<\/p>\n\n\n\n

Un autre aspect \u00e0 prendre en compte lorsque l’on travaille avec des batteries est leur limitation dans les applications \u00e0 basse temp\u00e9rature. Elles perdent leur capacit\u00e9 lorsque la temp\u00e9rature diminue et ne sont donc pas utilisables dans des conditions de froid extr\u00eame.<\/p>\n\n\n\n

Pour un bus ou un tramway \u00e9lectrique, la capacit\u00e9 de la batterie d\u00e9termine l’autonomie. Cette autonomie peut \u00eatre augment\u00e9e par des concepts de freinage r\u00e9g\u00e9n\u00e9ratif en r\u00e9cup\u00e9rant l’\u00e9nergie des moteurs lorsque le v\u00e9hicule d\u00e9c\u00e9l\u00e8re. Une quantit\u00e9 importante d’\u00e9nergie est produite, mais sur une p\u00e9riode relativement courte. Pour tirer pleinement parti de cette m\u00e9thode de production d’\u00e9nergie, il faut pouvoir la stocker rapidement.<\/p>\n\n\n\n

La figure 1 illustre les performances des caract\u00e9ristiques des batteries au plomb et au lithium-ion compar\u00e9es \u00e0 celles d’un supercondensateur.<\/p>\n\n\n\n

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Figure 1 – Comparaison de deux types de batteries populaires pour le transport et d’un supercondensateur (source : Supreme Power Solutions).<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Des innovations r\u00e9centes dans la technologie des condensateurs ont permis de concevoir des condensateurs relativement compacts avec des valeurs de capacit\u00e9 \u00e9lev\u00e9es, appel\u00e9s supercondensateurs. Ces condensateurs offrent une densit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique exceptionnelle – voir la figure 1 – et deviennent une option \u00e9mergente pour les applications de stockage d’\u00e9nergie dans les transports. Gr\u00e2ce \u00e0 leur densit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique \u00e9lev\u00e9e, \u00e0 leur charge rapide et \u00e0 leur courant de d\u00e9charge \u00e9lev\u00e9, les supercondensateurs sont id\u00e9aux pour le d\u00e9marrage de moteur et le stockage d’\u00e9nergie r\u00e9g\u00e9n\u00e9rative.<\/p>\n\n\n\n

Les supercondensateurs et leur ad\u00e9quation aux syst\u00e8mes de transport<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Les supercondensateurs sont des condensateurs de haute capacit\u00e9 dont les valeurs se chiffrent en dizaines, centaines et milliers de Farads. Ils se comportent comme n’importe quel condensateur \u00e9lectrolytique ordinaire, comme la capacit\u00e9 de se charger et de se d\u00e9charger rapidement. Cependant, leur faible r\u00e9sistance interne et leur capacit\u00e9 de stockage d’\u00e9nergie les rapprochent davantage d’une batterie rechargeable. Pour cette raison, les supercondensateurs sont en train de devenir un moyen de stockage d’\u00e9nergie viable, qui pourrait remplacer les batteries classiques dans certains cas d’utilisation.<\/p>\n\n\n\n

Les supercondensateurs du fournisseur sp\u00e9cialis\u00e9 Supreme Power Solutions (SPSCAP) utilisent un rev\u00eatement de charbon actif et un \u00e9lectrolyte organique.<\/p>\n\n\n\n

Cette approche permet d’obtenir un condensateur \u00e0 haute capacit\u00e9, \u00e0 faible r\u00e9sistance interne, \u00e0 faible fuite et \u00e0 haute fiabilit\u00e9. La surface \u00e9lev\u00e9e d’une \u00e9lectrode en charbon actif poreux et la s\u00e9paration des charges par une fine couche d’\u00e9lectrolyte cr\u00e9ent un condensateur \u00e9lectrique \u00e0 double couche.<\/p>\n\n\n\n

D\u00e9couvrez ci-dessous quelques exemples de la fa\u00e7on dont les supercondensateurs peuvent \u00eatre utilis\u00e9s dans l’industrie du transport :<\/p>\n\n\n\n