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

[Obamot]

Danielj Bonjour,

Auriez-vous zappé les réponses ci-après que je me permet de rappeler. Il ne me semble pas que vous y ayez répondu, ou alors (même si c'est involontaire) ça ressemble à un enfumage de formules dont l'électronicien lambda comme moi, ne comprends pas grand chose...:

..... Cela ne changera rien au rendement maximal THEORIQUE de charge du condensateur, soit 50 % ! ! ! !

oops, le cas cité dans l'exemple n'est absolument pas un cas général mais un cas de circuit RC à tension constante.

OUI

la charge d'un condensateur à courant constant voit la tension augmenter de manière linéaire. pareil pour la décharge.

Exact.

Ce qui conduit à un rendement de 50%, c'est la charge à tension constante.
Il est amusant de constater que ce rendement ne dépend pas de la valeur de la résistance série (qui peut être une véritable résistance ou simplement la résistance des câbles de connexion, voire la résistance interne du générateur).

En fait, au tout début de la charge, la tension du condensateur (vide) est de 0, l'intensité est alors uniquement limitée par la résistance qui dissipe la quasi totalité de la puissance fournie par le générateur.

L'intégration de cette puissance dissipée sur la durée de la charge montre que quelle que soit la valeur de la résistance, la moitié de la puissance fournie par le générateur est dissipée dans la résistance.

Pour bien se représenter ce qu'il se passe, il faut imaginer les cas de résistance très faible ou très forte :

• Si la résistance est très faible, le condensateur se charge très vite avec un courant au début très important (on suppose que le générateur est capable de fournir n'importe quel courant sans chute de tension) et donc des pertes élevées mais durant un temps court.
• Si la résistance est importante, au contraire, le condensateur se chargera lentement avec des pertes dans la résistance faibles mais durant une durée longue.

Au total, les pertes seront toujours les mêmes (50% de l'énergie fournie par le générateur) si le générateur impose une tension constante.

la confusion vient peut-etre du fait que la formule de l'energie emmagasinée (en Joules) dans un condo parfait est:
W=1/2 CxU²
mais l'energie a la decharge est la même chose au signe prêt.
donc dans un condo parfait, le rendement de charge/decharge est de 100% et pas 50%.
apres il faut bien sur tenir compte de la resistance serie interne au condo mais c'est une autre histoire.

un autre inconvenient du condensateur (et d'ou vient peut-etre aussi la confusion) est que c'est un resevoir dont on ne peut que difficilement utiliser la totalité de la capacité. en effet si on veut exploiter la totalité des 1/2xCU², il faut le faire dans la plage totale de tension (de U à 0) hors, on sait qu'il est difficile de faire fonctionner un montage quel qu'il soit lorsque la tension devient faible. Si par exemple, pour des raisons pratique, on exploite le condensateur entre U et U/2 seulement, le rendement theorique sera toujours de 100% dans cette zone mais on deduit facilement de l'equation que l'energie emmagasinée sera de seulement 75% de l'energie disponible si on etait descendu jusqu'a zero volt. déjà que les condo n'ont pas une grosse capacité embarquée, i lfaut essayer de maximiser la part utilisable et donc la plage de tension.

Donc merci de bien vouloir le faire sans détour. Crdt.

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De mon point de vue et sur le fond, je pense — un peu comme Citro ... — que des pertes même si elles devaient être chiffrées éventuellement jusqu'à 50% (mais ce point vous est fortement contesté) ne seraient pas bien grave, puisque tirées d'une source d'énergie "gratuite et non polluante pour la biosphère" comme le solaire thermique. En effet le moindre mal (comparé aux énergies fossiles, nucléaire inclu).

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Sur le fond:

D'abord parce que la perte dans le solaire thermique (et même PV) ne porte aucune conséquence du moment que le rayonnement solaire inutilisé est perdu à jamais: alors là il faudrait chiffrer le pourcentage de l'énergie solaire "inutilisée" et je pense que dans ce cas ça doit se compter en part pour 1 mio (ou que sais-je...). Bien qu'au fond, toute l'énergie qui nous parvienne soit "utile"!

Ensuite parce que de part le fait que sa "possession" n'est pas aussi exclusive que le pétrole ou l'uranium: les enjeux géostratégiques- "militaropolitiques" ne prévaudraient plus (tiens, tiens, on se demande bien pourquoi il fallait un tel zèle à la CIA et à ses alliés pour déstabiliser complètement la région sud-est méditerranéenne si ce n'est pour mettre un coup de frein au solaire-thermique, dangereux pour les valeurs pétrolières...?). Et même si c'est un moindre mal, le fait de mettre en évidence ces pertes, ne résout pas le problème de fond de dilapidation des autres ressources minières de la planète.

Or il y a fort à parier que la maîtrise de l'approvisionnement énergétique à bas coût pour d'autres système socio-économiques en devenir et qui seraient plus respectueux du choix légitime des peuples à s'autodéterminer sur les choix environnementaux autant que sociopolitiques — mais hors dictature du consumérisme — serait pénalisante principalement pour cette dernière (et n'aurait donc pas intérêt à émerger, du point de vue de ses concepteurs/spéculateurs? Puisqu'au risque de faire disparaître des superprofits, autant que la disparition de l'idéologie de la "globalisation à tout prix" (entendez par là, "système de prédation iatrogène"), pour imposer le modèle théorique du consumérisme à tout les étages et sous contraintes des Organisations Internationales dont la puissante OMC, avec en toile de fond le déni de remise en question de ce qui guide l'occident... Autant que paradoxalement, éventuellement d'autres dictatures probablement encore plus sanguinaires...)

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MAIS: le stockage dans des ultracondensateurs au graphène, permet d'affirmer qu'on peut résoudre les problèmes énergétiques en résolvant leur talon d'achille: le stockage — et partant de là le fait d'utiliser l'argument de «l'utopie» pour dénier la recherche "d'autres solutions" et/ou l'utilité de la restreinte du gaspillage des ressources minières — n'est plus opposable!

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Demeure subsidiairement — puisqu'il faudra bien d'abord produire cette électricité, avant de la stocker — les questions: comment(?) et surtout (plus en aval alors qu'elle devrait se situer en amont): pourquoi?

[citro]

Tout à fait Obamot cette petite prise de recul n'était pas inutile.

Pour aborder les problèmes complexes, il convient aussi de les décomposer en plusieurs problèmes simples.

C'est tout le débat que nous avons ici de concilier nos analyses globales avec des discussions hyper spécialisées.

C'est très enrichissant et je remercie les débatteurs, et ceux qui n'hésitent pas à endosser le rôle de contradicteur.

[Surivai]

danielj, personne n'a nié la formule "E = 1/2 . C.V^2".

Tu peux la démontrer autant que tu veux, nous sommes d'accord avec cette formule.

Ce que l'on dit, c'est que cette formule s'applique dans un cas précis : avec un générateur à tension constante.

Dans ce cadre, on est d'accord aussi pour dire que la résistance ne change rien à la formule. Le condensateur ne recevra qu'au maximum 50% de l'énergie.

Par contre, la formule ne s'applique pas avec un générateur à tension variable.

Certes, nous n'arriveront jamais à un stockage de 100% de l'énergie d'origine avec des supercondensateurs, mais avec les batteries non plus...

[danielj]

Hello,

danielj, personne n'a nié la formule "E = 1/2 . C.V^2".Tu peux la démontrer autant que tu veux, nous sommes d'accord avec cette formule.Ce que l'on dit, c'est que cette formule s'applique dans un cas précis : avec un générateur à tension constante.
Dans ce cadre, on est d'accord aussi pour dire que la résistance ne change rien à la formule. Le condensateur ne recevra qu'au maximum 50% de l'énergie.
Par contre, la formule ne s'applique pas avec un générateur à tension variable.
Certes, nous n'arriveront jamais à un stockage de 100% de l'énergie d'origine avec des supercondensateurs, mais avec les batteries non plus...

Eh bien si, la formule s'applique aussi dans le cas d'un générateur à tension variable!
Concernant la formule, j'ai montré qu'elle s'applique au cas de charge d'un condensateur
Je vous l'ai montré en vous proposant les très nombreux liens techniques et physiques où on le DEMONTRE ! Evidemment il faut un peu (pas mal de maths)...
D'ailleurs qui m'a démontré que cela ne s'appliquait pas ? Il ne suffit pas d'affirmer, il faut démontrer...

§ Notez que je n'ai rien contre les condensateurs, ni contre qui que se soit, je pensais donner des infos qui peuvent aider à la compréhension de certains phénomènes. Le pb de charge des condensateurs à déjà fait couler beaucoup d'encre de part le Monde, cela tient à ce que ce n'est pas intuitif... C'est comme la Terre, " et pourtant elle tourne " !
Amicalement
a+

[dirk pitt]

alors UNE FOIS POUR TOUTES et c'est la derniere car je sens que ça commence a troller. OUI la formule 1/2CV² est valable tout le temps. c'est comme 1/2mV² pour l'energie cinetique ou que sais-je encore mais NON l'energie emmagasinée dans un condensateur chargé à courant constant n'est pas la moitié de celle injectée. elle est la même que celle injectée moins les faibles pertes joules du circuit notamment ESR du condensateur.
on peut estimer ESR d'ailleurs a partir du deltaV au debut de charge et debut de decharge.

voici une courbe typique de charge puis decharge à courant constant. à part les petits decalages verticaux, l'aire sous la courbe de tension est bien quasiment la même à la charge et à la decharge, non? Or comme I est constant en charge et decharge, la puissance est donc aussi quasiment la même en charge et decharge ET comme le temps de charge et de decharge sont les mêmes, l'energie récupérée est bien quasiment la même que celle injectée. en tout cas pas la moitié. CQFD.

[danielj]

alors UNE FOIS POUR TOUTES et c'est la derniere car je sens que ça commence a troller. OUI la formule 1/2CV² est valable tout le temps. c'est comme 1/2mV² pour l'energie cinetique ou que sais-je encore mais NON l'energie emmagasinée dans un condensateur chargé à courant constant n'est pas la moitié de celle injectée. elle est la même que celle injectée moins les faibles pertes joules du circuit notamment ESR du condensateur.
on peut estimer ESR d'ailleurs a partir du deltaV au debut de charge et debut de decharge.

voici une courbe typique de charge puis decharge à courant constant. à part les petits decalages verticaux, l'aire sous la courbe de tension est bien quasiment la même à la charge et à la decharge, non? Or comme I est constant en charge et decharge, la puissance est donc aussi quasiment la même en charge et decharge ET comme le temps de charge et de decharge sont les mêmes, l'energie récupérée est bien quasiment la même que celle injectée. en tout cas pas la moitié. CQFD.

.Du calme M. dirk pitt !

Ok, bien reçu, mais :

Je pense que vous vous trompez, le graphe ne représente que lévolution de la tension et du courant dans un condensateur, pas de l'énergie consommée par le générateur...
D'ailleurs je remarque sur le graphe :
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.
CQFD
Restons amis

[Remundo]

oué les gars...

Le bilan de puissance d'un circuit R série C chargé à tension constante E est implacable : R bouffe la moitié de l'énergie, et C récupère l'autre moitié. A la décharge C perd le 1/2 CE²

Mais ce n'est pas ainsi qu'il convient de charger au mieux un condo.

Dirk a raison : si l'on prend une source de COURANT constant, et que l'on charge C en négligeant toute résistance, l'énergie stockée dans C est la même que celle donnée par le générateur.

Ce qui serait intéressant de faire, c'est de calculer le bilan de puissance, en faisant une intégrale sur le temps, du régime transitoire du circuit suivant :
Souce de courant idéale I débitant dans
- une résistance série R1
- et un dipôle C // R2

R1 désignant la résistance cumulée du générateur et des fils
R2 désignant la résistance de fuite du condo (celle qui modélise son autodécharge).

R1 est très petite devant R2.

Mais pour faire tout ça, faut être bon en maths et avoir le temps.

Attention aussi, la puissance P n'est pas constante durant la charge à courant constant du condo. Donc la formule E = P x T ne s'applique PAS. Il faut passer par un calcul intégral.

@+

[chatelot16]

il est inutile de se perdre dans les calculs detaillé : il suffit de faire le bon schema !

aucune resistance en serie , mais une inductance ! pour charger le condensateur , on branche l'inductance un certain temps sur la source de tension constante , le courant augmente dans l'inductance en y accumulant un peu d'energie ( 1/2 L I^2 ) ... ensuite on branche l'inductance sur le condensateur a charger , et l'energie du courant dans la bobine passe dans le condensateur sans perte

le passage d'une inductance a un condensateur est le principe le plus simple d'alimentation a decoupage

il y a d'autre principe plus compliqué , mais toujours avec un rendement theorique de 100% et un rendement reel qui depasse facilement 90%

[Remundo]

Hello Chatelot

Je suis bien d'accord avec ton idée, les associations LC série ou parallèle ne dissipent rien... si on néglige toute résistance. ça n'est pas un scoop. Par contre ça oscille un max. Peu importe, car...

l'inductance parcourue par un courant I, tu as dû la charger avec un générateur avant... Est-ce une source de tension idéale ? Quid des pertes par effet Joule...

Quand on veut être précis, pour calculer un rapport entre énergie de sortie et d'entrée, il faut faire des calculs rigoureux, eux-mêmes doivent s'appuyer sur une modélisation de circuit réaliste dans le choix des composants et de leurs lois de fonctionnement.

Evidemment, la plupart des gens ne savent pas (ou plus) les faire... ni les calculs, ni la modélisation de la situation physique. Ils ne savent même plus distinguer courant et tension... alors ! Et ne parlons pas des équations différentielles. C'est le Prix Nobel de Maths maintenant...

Nous sommes dans l'ère de l'obscurantisme. et ça n'a rien contre vous, chers Amis Econologues, mais plus de constats que je fais au quotidien dans ma profession.

[Obamot]

En effet, sur le plan pratique, je n'ai toujours pas compris là où toute cette joute de chiffres aboutissait...!

Si quelqu'un pouvait faire une synthèse!
Bon d'accord, il faudrait déjà que vous vous mettiez tous d'accord