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Les batteries lithium-ion existent en peinture…

Une nouvelle ère s’ouvre-t-elle pour les batteries lithium-ion ? Peut-être grâce à des chercheurs qui viennent de présenter des piles rechargeables peintes sur à peu près n’importe quelle surface. Le potentiel de cette invention sera gigantesque… lorsque certaines contraintes auront disparu.

Sans les batteries lithium-ion, nos téléphones et ordinateurs portables seraient bien plus volumineux, tout en ayant une autonomie diminuée. Ces sources d’énergie rechargeables ont évolué de manière importante ces dernières années, en capacités et en tailles.

Cependant, un élément n’a pas changé : leur forme. L’utilisation de batteries cylindriques ou rectangulaires impose d’importantes contraintes aux designers. De nombreuses études sont donc menées pour s’affranchir de cette dernière limitation. Pourquoi, par exemple, ne pas essayer de les transformer en revêtements, à l’image de ce qui se fait pour certaines cellules photovoltaïques ? Cette solution permettrait ainsi de construire de nouveaux appareils électroniques dépourvus de compartiment à piles.

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Durant les tests, des batteries Lithium-ion ont été « peintes » sur du verre (a), de l’acier (b), de la céramique (c). Les tuiles de céramique ont parfois été recouvertes en plus d’un panneau photovoltaïque permettant de recharger le dispositif (d). Neuf tuiles ont également été assemblées pour alimenter 40 Led (e). Des diodes électroluminescentes ont brillé grâce à une alimentation électrique déposée sur du plastique (f) ou sur un mug en céramique (g). Dans ces deux derniers cas, la forme du support n’était pas plane, ni même lisse. © Singh et al. 2012, Scientific Reports 

Une batterie lithium-ion se compose, d’une manière simplifiée, d’une série de couches prises en sandwich. Les cathodes et les anodes sont séparées par un électrolyte, contenant notamment des ions, et par une membrane qui leur est perméable. Le tout est coincé entre deux collecteurs de courant généralement composés d’aluminium (côté cathode) et de cuivre (côté anode). Les piles cylindriques sont formées d’un enroulement de ces couches autour d’un axe vertical.

Une équipe de chercheurs menée par Nellam Singh, de la Rice University aux États-Unis, est parvenue à rendre liquides les constituants de ces cinq couches. Ils ont ensuite fabriqué des batteries sur différentes surfaces en pulvérisant ces composants successivement l’un sur l’autre à l’aide d’un pistolet à peinture ! Leur invention, brevetée, est présentée dans la revue Scientific Reports.

Des batteries en peinture pour des maisons autonomes ?

Les essais ont été réalisés sur des tuiles de céramique, des plaques de verre ou des feuilles d’acier inoxydable. La première couche, le collecteur de courant de la cathode, se compose notamment de « hypo SWCNT », un matériau créé par la Rice University qui contient des nanotubes de carbone. Le deuxième revêtement, la cathode, est quant à lui fait de dioxyde de cobalt et de lithium (LiCoO2). Il a été recouvert par un mélange de polymères projeté dans de l’acétone. L’anode a ensuite été « peinte » grâce à une pulvérisation de dioxyde de titane et de lithium (Li4Ti5O12). Finalement, le tout a été recouvert de cuivre, le collecteur de courant de l’anode également utilisé dans une batterie classique. Toutes ces opérations ont été menées sur des matériaux maintenus à une température de 90 à 120 °C. Après leur fabrication, les batteries ont été « séchées » dans un environnement saturé en argon puis activées grâce à un bain dans une solution d’électrolyte.

Neuf tuiles de céramique « rechargeables » ont ensuite été montées en parallèle. L’une d’entre elles a en plus été recouverte d’un panneau photovoltaïque capable de fournir le courant à emmagasiner (capacité de stockage d’environ 0,65 Wh, soit 6 Wh par m2 de surface enduite). Ce dispositif a été utilisé pour faire briller 40 diodes électroluminescentes, indiquant le mot « rice », pendant 6 heures (à 40 mA) grâce à une tension de 2,4 V.

Cette invention a un potentiel considérable. Des maisons seront peut-être un jour totalement recouvertes de batteries sans que cela ne choque d’un point de vue esthétique. Alimentées par des panneaux solaires, ces batteries permettront alors à nos habitations de devenir énergétiquement autonomes. Cependant, de très nombreuses étapes restent à franchir avant d’en arriver là. Car le procédé de fabrication souffre de nombreuses faiblesses : les électrolytes liquides sont toxiques, inflammables et potentiellement corrosifs. De plus, la fabrication des cellules nécessite un environnement dépourvu d’oxygène (remplacé par l’argon) et d’humidité. L’équipe de Nellam Singh travaille maintenant pour s’affranchir de tous ces problèmes.

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Éclairez-vous grâce… aux PATATES!

En tant que l’une des cultures les plus omniprésentes au monde, la pomme de terre est prête à nourrir le monde entier. En cours de route, les scientifiques ont découvert que l’aliment de base populaire des régimes alimentaires de nombreuses personnes pouvait également contribuer à alimenter en électricité.

Il y a quelques années, des chercheurs de l’Université hébraïque de Jérusalem ont publié leur conclusion qu’une pomme de terre bouillie pendant huit minutes peut constituer une batterie qui produit dix fois la puissance d’une brute.

À l’aide de petites unités composées d’un quart de tranche de pomme de terre prise en sandwich entre une cathode en cuivre et une anode en zinc reliée par un fil, le professeur d’agronomie Haim Rabinowitch et son équipe ont voulu prouver qu’un système pouvant être utilisé pour fournir des pièces avec LED- éclairage alimenté aussi longtemps que 40 jours.

À environ un dixième du coût d’une pile AA typique, une pomme de terre pourrait fournir de l’énergie pour un téléphone portable et d’autres appareils électroniques personnels dans des régions pauvres, sous-développées et éloignées sans accès à un réseau électrique.

Pour être clair, la pomme de terre n’est pas, en soi, une source d’énergie. La pomme de terre aide simplement à conduire l’électricité en agissant comme ce qu’on appelle un pont de sel entre les deux métaux, permettant au courant d’électrons de se déplacer librement à travers le fil pour créer de l’électricité. De nombreux fruits riches en électrolytes comme les bananes et les fraises peuvent également former cette réaction chimique. Ils sont essentiellement la version naturelle de l’acide de batterie.

« Les pommes de terre ont été choisies en raison de leur disponibilité partout dans les régions tropicales et subtropicales », a déclaré Rabinowitch au Science and Development Network. Ils sont la quatrième culture vivrière la plus abondante au monde. «

Mais en plus d’être riches en acide phosphorique, les spuds sont idéaux en ce qu’ils sont composés de tissus d’amidon solides, peuvent être stockés pendant des mois et n’attireront pas les insectes comme le feraient les fraises. De plus, faire bouillir la pomme de terre décompose la résistance inhérente à la chair dense afin que les électrons puissent circuler plus librement, ce qui augmente considérablement la puissance électrique globale. Ils ont découvert que la pomme de terre était coupée en quatre ou cinq morceaux, ce qui la rendait encore plus efficace.

Le kit de batterie de pommes de terre, qui comprend deux électrodes métalliques et des pinces crocodiles, est facile à assembler et, certaines pièces, telles que la cathode de zinc, peuvent être remplacées à peu de frais. L’appareil fini que Rabinowitch a conçu est conçu pour qu’une nouvelle tranche de pomme de terre bouillie puisse être insérée entre les électrodes après que la pomme de terre soit à court de jus. Des pinces crocodiles qui transportent les fils de transport de courant sont fixées aux électrodes et aux points d’entrée négatifs et positifs de l’ampoule. Comparé aux lampes à pétrole utilisées dans de nombreuses régions en développement du monde, le système peut fournir un éclairage équivalent à un sixième du coût; il est estimé à environ 9 $ par kilowatt-heure et une batterie D, pour un autre point de comparaison, peut fonctionner jusqu’à 84 $ par kilowatt-heure.

Malgré les avantages, un récent rapport de la BBC qui faisait suite à la découverte initiale du groupe a révélé que le groupe a depuis été confronté à un certain nombre de circonstances atténuantes qui ont entravé leurs efforts pour étendre leur idée à des endroits comme des villages hors réseau. pièces en Afrique et en Inde.

Sur le plan économique, les systèmes énergétiques basés sur les aliments ne peuvent être viables que s’ils ne consomment pas les denrées alimentaires nécessaires et que ces entreprises ne rivalisent pas avec les agriculteurs qui les cultivent pour le marché. La technologie a également du mal à établir une niche parmi les formes plus à la mode d’énergie alternative comme l’énergie solaire et éolienne, où les infrastructures et les investissements semblent se diriger principalement. Jusqu’à présent, aucun investisseur commercial ou organisation à but non lucratif n’est intervenu pour aider à étendre ou à distribuer l’un des prototypes développés par Rabinowitch.

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MPPT ou PWM votre contrôleur de voltage ?

Les chargeurs et contrôleurs moderne offrent tous les trois premiers type de charge. Les plus sophistiqués vont également offrir la fonction de désulfatation. Voici une vulgarisation scientifique des différentes fonctions de charge et leur utilité.

Les batteries à décharge profonde demande d’être rechargée en trois étapes distinctes. Ils ont besoin d’une charge rapide au départ où le voltage et l’ampérage sont augmentés rapidement. Cette phase rapide est suivie d’une charge lente afin de finaliser la recharge. Ensuite le voltage est abaissé et maintenu à valeur fixe.

Charge rapide (Bulk ou Boost) pendant le premier 75%

Lorsque la batterie est déchargée, il faut la charger rapidement pendant le premier 75% de sa charge. Le voltage est rapidement augmenté à sa valeur idéale en appliquant l’ampérage maximum que peuvent recevoir vos batteries (entre 20% et 40% de la capacité du parc de batteries) . Par exemple : si vous avez une banque de batteries au plomb de 12V et de 220 Amp/hr. Le chargeur idéal appliquera entre 44 et 88 Ampères jusqu’à ce que le voltage atteigne 14.6 V. Une fois le voltage atteint, le chargeur ira dans la phase de charge lente (Absorption ou Acceptante).

Charge lente les derniers 25% (Absorption)

Après la charge rapide, et lorsque le voltage maximum est atteint, le chargeur maintient le voltage élevé mais diminue rapidement le courant de charge afin de finaliser la recharge de la batterie.

Le courant est diminué jusqu’à environ 2 % de la capacité de la batterie. Dans l’exemple précédant (batteries de 220 Amp/hr), lorsque le courant est réduit à 4.4 Ampères, on considère que la batterie est complètement rechargée. Le chargeur va maintenant tomber en mode de maintiens (Float)

Charge de maintien (Float)

Lorsque la charge lente est terminée, le contrôleur ou chargeur, va baisser le voltage de la batterie à sa valeur idéal. C’est ±13.4 V pour une batterie au plomb. La charge de maintiens n’est pas vraiment une charge. Le contrôleur va fournir à la batterie seulement ce qu’elle a besoin afin de maintenir la tension à cette valeur. Lorsque la batterie est neuve, très souvent le chargeur ou contrôleur n’a même pas besoin de fournir du courant ou très peu de courant pour maintenir la tension à sa valeur idéale.

Types de contrôleurs

Il existe 4 types de contrôleurs sur le marché. Il est bon de les connaître :

  1. Interrupteur simple avec contrôle de voltage
  2. PWM
  3. MPPT
  4. Hybride

1. L’interrupteur simple est le premier type de contrôleur :

En fait, il s’agit simplement d’un interrupteur qui branche et débranche les panneaux des batteries à l’aide d’un comparateur de voltage et d’un relais de puissance. Il n’y a pas nécessairement de contrôle de courant de charge dans ce type de contrôleur. Ils peuvent brancher les panneaux directement aux batteries. Certains de ces contrôleurs peuvent utiliser un transistor pour contrôler le courant de charge. C’est une version améliorée mais ceci demeure une façon très rudimentaire de charger une batterie. Aujourd’hui il est très peu utilisé sauf pour les grosses installations où l’achat de contrôleurs sophistiqués de forte puissance devient prohibitif. Dans ce cas, il faut calculer la puissance des panneaux afin d’harmoniser-le tout avec les batteries.

2. PWM (Pulse Width Modulated) :

Le premier vrai contrôleur de charge. Il est habituellement limité à deux étapes de charge, soit la charge rapide « bulk ou boost » et la charge de maintient « float ». Par contre on voit de plus en plus de contrôleur PWM de meilleure qualité offrant les quartes types de charge, soit Boost, Absorption, float et Désulfatation.

Il permet d’abaisser le voltage des panneaux aux paramètres habituels de charge d’une batterie au plomb à décharge profonde (par défaut) afin de rapidement charger celle-ci. Une fois la tension nominale atteinte, le contrôleur va abaisser la tension à une valeur qui correspond à une tension de maintiens de charge sans toutefois appliquer beaucoup de courant. Ainsi les batteries demeurent chargées à une tension optimale sans bouillir, ce qui la détruirait. Ce type de contrôleur, aujourd’hui très économique, fonctionne très bien avec des panneaux conçus pour le voltage des batteries sur lequel il est branché. Il peut accepter différents types de batterie lorsque l’usager peut manuellement modifier les seuils de voltages pour les différentes étapes de charges (user define).

3. MPPT (Maximum Power Point Tracking) :

Le contrôleur MPPT est le plus sophistiqué et le plus efficace contrôleur actuel. Ce contrôleur vérifie à la fois l’état des batteries et le potentiel des panneaux. Il ajuste constamment le voltage du panneau afin de tirer le maximum d’énergie en tout temps (beau temps mauvais temps). Il est également équipé d’un convertisseur DC-DC afin de maximiser la conversion énergétique (de l’ordre de 97.5%). Finalement le cœur de l’appareil est un microprocesseur qui mari les panneaux et les batteries afin de tirer le maximum de l’énergie solaire disponible à tout moment donné. Grâce au microprocesseur, il devient aussi possible de stocker l’information de différent type de batteries, ce qui simplifie la vie de l’usager. Leur performance accrue, par rapport au contrôleur PWM, devient très évidement lorsque les panneaux utilisés ont un grand écart de voltage par rapport à la batterie rechargée.

4. Hybride :

Le contrôleur hybride peut être un PWM comme un MPPT. Il s’agit en fait d’un contrôleur qui accepte deux sources d’énergie pour charger une seule banque de batteries. Les plus fréquents sont les contrôleurs hybrides pour panneaux solaires et éoliennes. Un avantage c’est que vous avez moins de fil et d’appareil pour charger les batteries. Un désavantage c’est lorsque l’appareil brise, toutes vos sources de charge cessent de charger les batteries. Souvent le contrôleur hybride se sert des panneaux comme un œil magique afin d’allumer ou éteindre une lumière automatiquement.

La différence entre un contrôleur PWM et MPPT

  • PWM (Pulse Width Modulated)
  • MPPT (Maximum Power Point Tracking)

Ce texte ce veut une vulgarisation scientifique afin d’expliquer le plus simplement possible la différence entre les deux groupes de contrôleurs les plus disponibles sur le marché.

Introduction

Les panneaux solaires produisent toujours un voltage supérieur à celui des batteries. Pour charger une batterie sans l’endommager, on doit ajuster le voltage du panneau aux paramètres d’une batterie. Par exemple, pour une batterie au plombs à décharge profonde, on augmente le voltage jusqu’à 14.4 V (Phase initiale de charge boost et absoprtion). Ensuite on l’abaisse à ± 13.5 V (Phase de maintiens Float). Les contrôleurs PWM et MPPT le font différemment. Certain contrôleur MPPT offre aussi une phase d’entretiens des plaques de plombs, la désalphatant (Equalisation).

Contrôleur PWM (Pulse Width Modulated)

PWM est un acronyme anglais qui veut dire Pulse With Modulated. En Français ça se traduit MLI ou modulation de largeur d’impulsions. En gros, la technique consiste à pulser la tension d’origine de façon à obtenir une valeur moindre que la tension originale.

Imaginez par exemple que votre panneau vous donne 28.8 V et que vous vouliez avoir 14.4 V pour charger la batterie. Il suffirait de pulser la tension d’origine (28.8V) avec un pulse qui est de 50% (on) et 50% (off) pour avoir une moyenne de 14.4 V. C’est ce qu’on appelle un Duty Cylce de 50%.

C’est dit simplement mais c’est exactement de cette façon que le PWM fonctionne. En fait le contrôleur PWM gaspille ou plutôt n’utilise pas l’excédant de voltage du panneau afin d’arriver au bon voltage de la batterie. Avec un contrôleur PWM, il est important d’utiliser des panneaux solaire dont la tension d’opération soit légèrement supérieur à celle des batteries que l’on veut charger.

Regardez ces deux exemples de panneau :

  1. Panneau no.1 : tension d’opération = 18V
  2. Panneau no.2 : tension d’opération = 30V
    Batterie de 12V (nécessite 14.4 V pour une charge complète)

Ex.1 : Le Duty Cycle sera de 14.4 V / 18 V = 80%. Soit 80 % (on) et 20% (off). Il y a dans les fait un gaspillage potentiel de 20%.

Ex.1 : Le Duty Cycle sera de 14.4 V / 30 V = 48%. Soit 48 % (on) et 52% (off). Il y a dans les fait un gaspillage potentiel de 52%.

On remarque ainsi que plus l’écart de voltage entre la batterie et le panneau est grand, plus il y aura du gaspillage d’énergie.

Contrôleur MPPT (Maximum Power Point Tracking)

Le cœur du contrôleur MPPT est microcontrôleur qui contrôle convertisseur DC-DC. Un convertisseur DC-DC utilise un PWM et des transformateurs (inductances) et condensateurs afin d’en faire un véritable transformateur de courant continu. Dans la figure ici bas, il est représenté par le DC-DC Power Converter.

La puissance des panneaux solaires est comme vous le savez, fonction de la lumière reçue. Hors le matin, en fin de journée ou lors des journées nuageuses, l’ensoleillement n’est pas idéal et la production d’énergie du panneau est loin de son maximum potentiel. C’est alors que le MPPT est utile car il surveille les performances du panneau en temps réel et va chercher son maximum sans le surcharger. Il ajuste donc la modulation du pulse (Duty Cycle) afin d’optimiser la puissance de sortie du panneau en fonction de la puissance disponible selon l’éclairage du moment.

Pour mieux comprendre, il faut se rappeler de la formule de la puissance. La puissance (P) en Watt est égale au Courant (I) en Ampère multiplié par la tension (E) en Volt.

P = I x E.

La courbe du courant et voltage d’un panneau solaire ressemble à ceci :

On note que le courant d’un panneau est pas mal constant alors que le voltage, lui varie beaucoup en fonction de la lumière reçue. La puissance maximum (P max) est alors égale lorsque le courant et le voltage sont au maximum. Le contrôleur MPPT vérifie en temps réel ces données et ajuste le transformateur DC-DC en modulant le pulse du (PWM) afin d’optimiser cette puissance disponible sans surcharger inutilement le panneau. Il s’assure que la charge demandée au panneau correspond et ne dépasse pas le VMP. C’est ça grande différence avec le contrôleur PWM ordinaire qui lui opère entre le VMP et le VOC.

Le rendement énergétique d’un MPPT moderne sera de l’ordre de 90 à 95%. Cette petite différence prends tout son importance lorsque vos panneaux sont à la limite de vos besoins énergétiques. La différence sera encore plus grande lorsque les journées ne sont pas idéal. Alors que le MPPT ira toujours chercher le maximum du panneau, le contrôleur PWM risque de tirer moins d’énergie qu’il pourrait parce qu’il en demande plus que le panneau peut fournir et cause une chute de tension des panneaux qui entraine une réduction de puissance total disponible..

Les stades de charge intelligent.

Le micro processeur incorporé dans ce contrôleur fournisse un autre avantage sur le PWM. Il permet de stocker un programme qui comporte les paramètres complets de plusieurs types de batteries. En effet, certain modèle de contrôleur MPPT comme les SL-xx peuvent accepter 8 types de batteries différent et ajuster la charge en fonction des paramètres précis de chaque type de batterie. La plupart des contrôleurs MPPT vont offrir la possibilité de charger une batterie en employant les 3 stades charges habituellement recommander par le manufacturier de batterie, soit la charge rapide (Bulk), la charge d’absorption et finalement la charge de maintiens (Float). Les plus sophistiqués des contrôleurs offriront aussi la charge de désalphatant (Equalisation) qui permet d’allonger la vie utile d’une batterie en nettoyant électriquement la surface de ses plaques. Voir ce texte pour plus d’information sur les types de charge.

Différences fondamental entre le MPPT et le PWM.

Le PWM abaisse la tension d’un panneau en gaspillant la tension qu’il n’a pas besoin. Avec le PWM, il faut utiliser des panneaux conçu pour vos batteries. Ex. pour des batteries de 12V, les panneaux doivent être entre 18V et 24V. Pour les batteries de 24V, les panneaux doivent être entre 30 et 40 V.

Le MPPT transforme la haute tension disponible en basse tension pour la batterie avec un rendement de l’ordre de 95%. Certain peuvent accepter jusqu’à 150 V et peuvent charger des batteries de 12V avec un minimum de perte de rendement.

Le PWM possède généralement deux phases de charge, soit le boost et le Float mais de nombreux nouveaus modèles offrentn maintenant les 4 stages (boost, Absoprtion, Float et désulphatage). Consultez la brochure du contrôleur.

Le MPPT possède toujours les trois plus importante phase de charge (Boost, Absorption et Float) et certain ont même le désalphatage (Equalisation).

En plein soleil de midi, il n’y aura pas grande différence de performance entre les deux types de contrôleur si les panneaux sont adapté aux batteries. La différence se manifeste surtout durant les conditions de faible éclairage (début et fin de journée ainsi que les journées nuageuses).

On peut espérer tirer entre 5 et 10% plus d’énergie avec un contrôleur MPPT qu’avec un contrôleur PWM sans microprocesseur durant les journées moins éclairé. Certains manufacturiers prétendent aller chercher jusqu’à 30%. C’est peut-être vrai mais seulement dans des conditions particulières comme les journées nuageuses ou au au lever et coucher du soleil ou par exemple si vous utiliser des panneaux à haut voltage pour des batteries de bas voltage.

Questions souvent demandées sur les contrôleurs :

QComment choisir un contrôleur pour mon panneau ?

R– Les contrôleurs ont quatre données électriques qui sont indépendante l’une de l’autre. Ces données sont : le voltage et la puissance des panneaux solaires, l’ampérage de charge et le voltage des batteries. Tous ces paramètres sont facilement calculables à l’aide de la loi d’ohm. Voyez plus bas.

QComment choisir l’ampérage de sortie du contrôleur ?

R– Les contrôleurs sont vendus en Ampère de sortie ou ampérage de charge des batteries. Pour choisir le bon contrôleur il faut calculer l’Ampérage de sortie maximum de que vos batteries recevront. Vous avez besoin des paramètres suivants : Puissance des panneaux et le Voltage total du groupe de batteries. La formule est : I = P / E

l’intensité du courant an Ampère :

La puissance des panneaux est divisée par le voltage des batteries à charger. Par ex., vous avez un panneau de 230 W et des batteries de 12 V. L’ampérage maximum de charge sera 230 W / 12 V = 19.16 Ampères. Sélectionner un contrôleur avec un minimum de 20 Ampères de sortie. Si vous avez des batteries de 24 V, alors le calcule est 230 W / 24 V = 9.58 A. Sélectionner un contrôleur de 10 A minimum.

QSi je veux mettre deux panneaux au lieu d’un seul, est que je double le contrôleur ?

R– Oui exactement. Chaque panneau de 230 W demande 19.1 A pour des batteries de 12 V ou 9.6 A pour des batteries de 24 V. Vous devez donc vous assurer que l’ampérage maximum du contrôleur sera supérieur à la somme de l’ampérage que les panneaux peuvent fournir. Vous devez donc choisir au choix un contrôleur du double d’ampérage ou deux contrôleurs en parallèle.

QEst-ce que le contrôleur peut être plus gros pour usage futur ?

R – Oui et c’est une bonne idée d’acheter un contrôleur capable d’accepter d’autres panneaux plus tard. Ça vous évite d’acheter de nouveau contrôleur…

QPeux t’on brancher des panneaux différents sur le même contrôleur ?

R– Oui s’ils ont tous le même voltage. Par exemple, nos panneaux de 220 W à 255 W ont tous 37 V et nos panneaux de 280 W à 300 W ont tous 48V. Les panneaux de chaque gamme peuvent être branchés ensemble. Le voltage demeure le même mais la puissance s’additionne. Ex. un panneau de 230 W + un panneau de 250 W vous donneront un total de puissance de 480 W à 37V. Un contrôleur de 40 Ampères sera suffisant mais limite : 480 W / 12 V = 40 Ampères.

Q J’ai déjà un panneau solaire et un contrôleur de voltage différent, est-ce que je peux ajouter un autre contrôleur et panneau solaire ?

R– Oui vous pouvez ajouter autant de contrôleur que vous voulez sur les mêmes batteries. D’ailleurs vous pouvez également ajouter une éolienne, un alternateur, une génératrice etc. sur les mêmes batteries en autant que tous ces appareils aillent le même voltage de sortie soit celle de vos batteries.

En Conclusion

Si vous êtes limité en espace pour ajouter des panneaux, l’usage d’un contrôleur MPPT vous permettra de maximiser vos panneaux actuels. Mais si votre groupe de panneaux solaires est suffisant, à la fin de la journée, vos batteries seront tout aussi chargées avec un PWM même si ça pris une heure de plus qu’avec un MPPT.

Si vous utiliser des panneaux à haut voltage ou si vous brancher des panneaux en série, l’usage du MPPT est non seulement essentiel mais le seul véritable choix possible puisque les PWM vont non seulement gaspiller l’excédant mais sont souvent limité en voltage d’entrée.

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Batterie au graphène, une technologie presque miraculeuse!

Une technologie presque miraculeuse qui réglerait le problème du stockage de l’électricité produite avec des énergies renouvelables et intermittentes et qui rendrait les véhicules électriques aussi performants, pratiques et économiques que leurs homologues thermiques.

Le problème est que le graphène est l’un des matériaux à la fois les plus excitants… et les plus décevants. Il a été découvert en 2004 à l’Université de Manchester. Il est constitué d’atomes de carbone combinés dans une structure hexagonale (voir l’image ci-dessus). Il est très solide, léger, avec une surface importante et est un excellent conducteur d’électricité et de chaleur. Mais 15 ans après sa découverte, les promesses du graphène ne se sont toujours pas matérialisées. A moins que…

Samsung a déposé en 2017 un brevet sur l’utilisation d’une balle de graphène qui permettrait de recharger une batterie lithium-ion cinq fois plus vite et augmenterait sa capacité de 45%. Une rumeur annonçait déjà l’an dernier la sortie par le groupe sud-coréen d’un smartphone avec une batterie au graphène en 2019 … Il n’en est rien. Cette technologie est difficile à maitriser et à rentabiliser.

Le premier qui réussira à la commercialiser prendra très certainement un avantage considérable sur ses concurrents. Le chinois Huawei aurait lui aussi un projet avancé de smartphone avec batterie au graphène. Mais d’après le site spécialisé Sammobile, Samsung a de l’avance.

Améliorer les performances des batteries lithium-ion ne serait qu’une des possibilités offertes par le graphène. Et elle concernerait d’ailleurs aussi bien les appareils électroniques que les véhicules électriques. Mais le graphène pourrait être encore plus révolutionnaire en permettant le développement des supercondensateurs. C’est ce qu’annonçait le magazine Wired… il y a déjà un an.

Au lieu de stocker l’électricité sous forme chimique comme une batterie, un supercondensateur la stocke dans un champ électrique. Comme il n’y a pas de réaction chimique, le supercondensateur ne se dégrade pas au fil du temps comme une batterie lithium-ion qui par ailleurs est grande consommatrice de métaux rares. Aujourd’hui, les supercondensateurs se déchargent en quelques heures. Cela ne serait plus le cas avec du graphène.

Un jour… les promesses du graphène deviendront réalité.

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Courant alternatif (CA) vs courant continu (CC)

Courant alternatif (AC)

Le courant alternatif décrit le flux de charge qui change périodiquement de direction. Par conséquent, le niveau de tension s’inverse également avec le courant. Le courant alternatif est utilisé pour alimenter les maisons, les immeubles de bureaux, etc.

Génération de courant alternatif

Le courant alternatif peut être produit à l’aide d’un dispositif appelé alternateur. Cet appareil est un type spécial de générateur électrique conçu pour produire du courant alternatif. Une boucle de fil est filée à l’intérieur d’un champ magnétique, qui induit un courant le long du fil. La rotation du fil peut provenir de plusieurs moyens : une éolienne, une turbine à vapeur, une turbine à vapeur, l’eau qui coule, etc. Comme le fil tourne et entre périodiquement dans une polarité magnétique différente, la tension et le courant alternent sur le fil.

Formes d’onde

Le courant alternatif peut se présenter sous plusieurs formes, à condition que la tension et le courant soient alternatifs. Si nous connectons un oscilloscope à un circuit à courant alternatif et traçons sa tension dans le temps, nous pouvons voir un certain nombre de formes d’ondes différentes. Le type de CA le plus courant est l’onde sinusoïdale. Dans la plupart des maisons et des bureaux, le courant alternatif a une tension oscillante qui produit une onde sinusoïdale.

Applications

Les prises de courant à la maison et au bureau sont presque toujours en courant alternatif. En effet, il est relativement facile de produire et de transporter du courant alternatif sur de longues distances. A haute tension (plus de 110 kV), les pertes d’énergie dans le transport de l’énergie électrique sont moindres. Des tensions plus élevées signifient des courants plus faibles, et des courants plus faibles signifient moins de chaleur générée dans la ligne électrique en raison de la résistance. Les transformateurs permettent de convertir facilement le courant alternatif en haute tension et d’en convertir les tensions élevées.

AC est également capable d’alimenter des moteurs électriques. Les moteurs et les générateurs sont exactement le même appareil, mais les moteurs convertissent l’énergie électrique en énergie mécanique (si l’arbre d’un moteur est filé, une tension est produite aux bornes ! Ceci est utile pour de nombreux gros appareils électroménagers comme les lave-vaisselle, les réfrigérateurs, et ainsi de suite, qui fonctionnent sur secteur.

Courant continu (DC)

Le courant continu est un peu plus facile à comprendre que le courant alternatif. Plutôt que d’osciller d’avant en arrière, le courant continu fournit une tension ou un courant constant.

Le courant continu peut être généré de plusieurs façons :

  • Un générateur de courant alternatif équipé d’un dispositif appelé « commutateur » peut produire du courant continu.
  • Utilisation d’un dispositif sûr appelé « redresseur » qui convertit le courant alternatif en courant continu
  • Les batteries fournissent du courant continu, qui est généré par une réaction chimique à l’intérieur de la batterie.
  • Pour reprendre notre analogie avec l’eau, DC est similaire à un réservoir d’eau avec un tuyau à l’extrémité.

Applications

Tout ce qui s’écoule d’une batterie, se branche au mur avec un adaptateur secteur ou utilise un câble USB pour l’alimentation dépend du courant continu.

Exemples d’électronique à courant continu :

  • Téléphones portables
  • Téléviseurs à écran plat (le courant alternatif entre dans le téléviseur, qui est converti en courant continu)
  • Lampes de poche
  • Eclairage pour la table
  • Véhicules hybrides et électriques

 


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