Stockage d'électricité: Ultracondensateur-graphène 600Wh/kg!

[danielj]

Hello, il faut savoir que la perte d'énergie en déchargeant un condensateur dans un autre, est un cas d'école qui est étudié dans les filières scientifiques. On perd bien 50% d'énergie d'après le calcul THEORIQUE ! Voir ci-après...
La charge théorique d'une batterie n'a pas ce problème !
La manière de charger a courant constant ou a "tension constante"( là on ne charge plus rien d'ailleurs !) n'entra PAS en ligne de compte dans la perte d'énergie...
http://www.ilemaths.net/forum-sujet-187679.html
https://www.econologie.info/share/partag ... 9yQxQk.pdf
http://forums.futura-sciences.com/physi ... sique.html un extrait ci-dessous)...
[ Les bons principes en physique
Il y a parmi les principes qui sont utilisés en physique celui de la conservation de l'énergie et celui de la conservation de la charge electrique.

Mais dans l'exemple suivant l'application de l'un des 2 principes ne semble pas correct.

J'ai une explication, mais pas vraiment une demonstration qui semble montrer que l'application de la conservation de l'energie n'est pas à appliquer simplement. Son application doit etre assez subtil.

Je pense que la discussion qui va suivre sera utile.

C'est le fameux problème des condensateurs L' un de capacité C est chargé sous la tension V
L'autre de capacite C ( aussi et pour simplifier ) est totalement dechargé

On relie les 2 condensateurs par des conducteurs parfaits , hyper super supra conducteur de resistance R = 0 (en pratique c'est impossible, et l'énergie se perd en effet joules dans les conducteurs )

La capacité equivalente une fois les 2 condensateurs reliés ( borne à borne ) est 2C
La tension est V/2

La charge initiale est Q = CV
La chargz finale est Q = 2C * V/2 La conservation de la charge est respectée. (Ouf !!)


L'energie initiale est E = 1/2 C V²
L'energie finale est E = 1/2 ( 2C ) V²/4

On vient de perdre 1/2 C V²/4 soit 50% de l'energie initiale, ou est donc passé cette énergie ?

Elle n'a pas disparue par effet joule car R = 0,

Elle est donc ailleurs, mais ou et comment la calculer...... ? ]

_ Je réponds, l'énergie part effet joule car R doit différent de zéro, si non, on ne peut appliquer ce calcul... Note: la technologie du chargeur n'a pas d'influence sur la perte d'énergie durant la charge... Ceci est particulier aux condensateurs ! Pour des batteries tout est différent, et plus simple... ;)
A+

[danielj]

Hello, un bon lien : http://nte-serveur.univ-lyon1.fr/gaude/energie.pdf

[Surivai]

Hello danielj,

Le problème, c'est que tu parles des théories des condensateurs, alors que le sujet ici, c'est l'utilisation pratique des supercondensateurs.

Je ne vois pas pourquoi un industriel voudrait s'amuser à relier deux supercondensateurs uniques sur un circuit.

Si tu veux dire qu'il y a des contraintes avec les supercondensateurs qui n'existent pas avec les batteries, c'est vrai. L'inverse est vrai aussi. Si on veut récupérer l'énergie du freinage, les supercondensateurs sont par exemple bien plus performants que les batteries.

Tu as commencé par expliquer ceci : "la théorie de l'électronique à démontré (et vérifié) que pour CHARGER un condensateur, on perd SYSTEMATIQUEMENT LA MOITIE DE L'ENERGIE DE LA CHARGE."

C'est vrai avec un générateur à tension constante, mais faux avec un générateur à tension variable...

Encore une fois, je comprend que brancher 2 condensateurs ensemble soit intéressant dans des cours d'université, mais cet exemple ne correspond pas à une installation utile.

Effectivement, gérer des supercondensateurs de façon efficace est plus complexe que de gérer des batteries. Il faut plusieurs supercondensateurs, un équilibreur de charge et un convertisseur buck-boost.

Mais la vitesse de recharge et la longévité des supercondensateurs sont des atouts très importants qui ne sont pas à négliger...

[Surivai]

Je voudrais aussi préciser que l'on cherchera forcément plus à optimiser un système utilisant des supercondensateurs pour faire du stockage d'énergie qu'un système utilisant un simple condensateur.

L'approche n'est donc pas forcément la même et on préférera plus facilement sacrifier de l'espace de stockage avec des condensateurs, car le stockage d'énergie n'est alors pas le but premier recherché.

[danielj]

Hello, le système "buck-boost" est bourré de condensateurs, ça revient à charger le supercondensateur avec les condensateurs du montage "buck-boost ! voir les infos sur

:http://fr.wikipedia.org/wiki/Convertisseur_Buck-Boost

Donc rendement sur l'énergie de 50% ! (ça nous colle non ?).

Avec les autres systèmes, soit: tension continue et résistances variables(ou non), à mon avis, même problème...

Ce n'est pas moi qui démontre cela, mais les mathématiciens... Moi je ne suis pas un expert en mathématiques. Ceci dit je vais me renseigner précisément avec un ami Ingénieur en électronique.
A+

[citro]

J'essaye de comprendre pourquoi philosophiquement nous avons ce débat.
Essayons de le dissocier de l'électricité.

Les premiers systèmes de stockage humains ont sans doute été des récipients naturels ou fabriqués (calebasse, paniers tréssés, poterie...). Le but de ses systèmes était de transporter plus et plus facilement des matières solides ou liquides.
Dès lors, le rendement à été pris en compte, plus le dispositif était compact et léger, plus ont pouvait transporter de contenu en minimisant le poids ou l'encombrement du contenant par rapport à la quantité du contenu. De même, un contenant plus durable comme une poterie demandait plus de temps, d'organisation et d'énergie pour sa fabrication mais été utilisé sur une plus longue période.
Dans tous les cas, les pertes existent.

Le stockage d'énergie est l'enjeu majeur de ce siècle. Qu'il s'agisse de gaz naturel que l'on refroidit à -160°C pour le liquéfier et le transporter ou d'électricité que l'on souhaite produire et stocker localement pour diminuer les pertes lors du transport par le réseau...

Deux grandes solutions coexistent:
- Le stockage par conversion d'énergie qui peut être électrochimique dans toutes sortes d’accumulateurs qui utilisent des couples électrochimiques (plomb/acide, lithium/ion...) ou dans des sels fondus, de l'hydrogène comprimé, ...
- Le stockage électronique qui piège directement les électrons dans ce que nous appelons des condensateurs.

En parallèle de ses systèmes existent des stockages principalement stationnaires que sont les barrages ou les accumulateurs d'énergie cinétique (stockage gyroscopique).

Dans tous les cas il y a des pertes dans la fabrication du système utilisé, dans son utilisation dans son cycle de vie et les ressources consommées.

Je pensais que le meilleurs moyen consistais à analyser chaque étapes pour pour pouvoir comparer les avantages de chaque système.

Pour le rendement, il me semble qu'il faut comparer la quantité d'énergie que l'on consomme à l'entrée et mesurer la quantité d'énergie que l'on peut utiliser à la sortie.

Le super condensateur est-il donc si médiocre que cela par rapport à une batterie au lithium-ion, par exemple.

[Ahmed]

Le stockage, considéré sous un angle général, revêt une importance énorme du simple fait que l'extractivisme suppose des déplacements du lieu de prédation vers le lieu de destruction, ou exprimé autrement, des zones dominées aux zones dominatrices.

L'énergie est un cas particulier, particulièrement important puisqu'il est la condition de la destruction.

Le cas de l'électricité est très particulier puisque c'est elle-même une transformation de l'énergie sous une forme particulièrement avantageuse à notre organisation technico-socio-économique, son inconvénient majeur, c'est qu'elle doit être consommée en même temps que produite.

Dans le cas de centrales classiques, cela pose le problème de l'ajustement des flux; dans l'optique de productions alternatives dépendant de phénomènes naturels non ou difficilement contrôlables, cela implique nécessairement des possibilités de stockage...

Ceci illustre combien il est difficile de dépasser les contradictions afin de repousser un effondrement systémique, quitte à le rendre encore plus brutal et inattendu...

[danielj]

Le sujet concerne le stockage d'énergie dans des supercondensateurs pour éventuellement faire des économies d'énergies.

Donc le problème du rendement se de la charge se pose naturellement... D'ou la discussion !

http://fr.sci.physique.narkive.com/UH44 ... -rendement

;)

[danielj]

Hello,autre lien intéressant:
Dans : http://fr.sci.physique.narkive.com/4CnJ ... -transfert

On lit : "
On 31 mar, 20:48, Nietsnie ... (snip)

D'où vient le facteur 1/2 pour l'énergie
dans l'équation E = 1/2 . C.V^2 ?

http://cjoint.com/data/0DbsZOu3Gzx_aa.jpg


On charge un condensateur C sous un courant
*constant* I pendant une durée de T secondes:

Q = C.V = I.T => dV = 1/C . i.dt
V = 1/C integrale(0 à T) { i . dt }

i étant constant, V croit linéairement avec le temps t,
et pour la puissance P(t) = V(t).I on multiplie V par I
ce qui donne toujours une droite pour P(t)

La surface E sous la droite P(t) est celle du triangle
rectangle égale à la moitié de celle du rectangle P.T
et vaut E = P.T / 2 qui est l'expression de l'énergie,
que l'on peut exprimer en fonction de C et V :

E = P.T / 2
E = V.I.T / 2
E = V.Q / 2
E = V.C.V / 2
E = C.V^2 / 2

On a bien l'équation pour l'énergie avec son facteur 1/2
et sans avoir fait aucune référence à une résistance.
On peut toujours ajouter une résistance R en série dans
le circuit de charge, mais faudra alors tenir compte de la
dissipation Joule E' = R.I^2.T dans le bilan des puissances,
et si on le fait on retrouve pour le condensateur *seul*
l'expression E = C.V^2 / 2 qui ne contient aucun
terme résistif et est donc indépendante de R série. "
Je donne beaucoup de références, il faut les lires...

[chatelot16]

ce 1/2 dans la formule 1/2 C V2 ne signifie pas du tout une perte d'energie : cette même formule donne aussi bien l'energie pour charger que l'energie restitué a la decharge

pour avoir le rendement 100% il faut un convertisseur electronique ayant un bon rendement de 0V a la tension maxi

il y a des condensateur dans un convertisseur a decoupage : et il y a aussi des inductance : le principe est de transferer l'energie de l'inductance au condensateur : ça marche très bien avec un rendement theorique de 100% ... et avec les transistors MOS dont la chute de tension est très fiable les rendement peuvent etre très bon

il n'est pas indispensabe d'utiliser le super condensateur jusqu'a zero volt : l'utiliser entre Vmax/2 et Vmax permet de stocker 3/4 de l'energie

quand on cherche le rendement maxi on peut se contenter de ces 3/4 de l'energie , pour eviter de faire travailler le convertisseur a trop basse tension ... ce qui n'empeche que le dernier quart et toujours disponible