 1.PRÉSENTATION  2.DÉFINITION DES CARACTÉRISTIQUES DES ACCUMULATEURS TP N° 7 : STOCKAGE D’ÉNERGIE D ANS UN ACCUMULATEUR ÉLECTROCHIMIQUE ETT 3.2.2

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TP N° 7 : STOCKAGE D’ÉNERGIE DANS UN ACCUMULATEUR ÉLECTROCHIMIQUE ETT 3.2.2

ETT 3.2.2 STOCKAGE D’ÉNERGIE page 1 / 4

Centres d'intérêt abordés Énergie

Niveau d’analyse Fonctionnel

Objectifs pédagogiques 3.2.2 Stockage d’énergie Connaissances Énergie chimique : accumulateurs

Activités (2 H) Comparer les caractéristiques des différents types d’accumulateurs

Ressources documentaires Cours : Énergies (chap. 10) Ressources matérielles Ordinateur avec Internet et logiciel Excel Ce TP portes sur les accumulateurs électrochimiques. Il a pour objectifs de :

– définir les caractéristiques principales des accumulateurs ;

– relever ces caractéristiques pour les types d’accumulateurs les plus courants.

Pour répondre aux questions, vous effectuerez les recherches sur un ordinateur avec internet.

1. PRÉSENTATION

1.1. FONCTIONNEMENT

Les accumulateurs électrochimiques fonctionnent grâce aux réactions électrochimiques de leurs électrodes. Ils utilisent la propriété qu'ont certains couples chimiques d'accumuler une certaine quantité d'électricité en modifiant leur structure moléculaire et ceci de manière réversible.

Les accumulateurs électrochimiques assurent la conversion de l’énergie chimique en énergie électrique.

Ils sont communément appelés accumulateurs.

1.2. TYPES D’ACCUMULATEURS

Le tableau suivant recense quelques uns des types d’accumulateurs d’usage courant.



Donner pour chaque type d’accumulateur sa dénomination commerciale (abrégée) :

Plomb-acide Nickel-hydrure métallique

Lithium-ion polymère

2. DÉFINITION DES CARACTÉRISTIQUES DES ACCUMULATEURS



Rechercher la définition et l’unité des caractéristiques principales d’un accumulateur : 2.1. CHARGE ÉLECTRIQUE

___________________________________________________________________________________

2.2. ÉNERGIE STOCKÉE

___________________________________________________________________________________

2.3. DENSITÉ MASSIQUE

___________________________________________________________________________________

2.4. DENSITÉ VOLUMIQUE

___________________________________________________________________________________

2.5. RENDEMENT

___________________________________________________________________________________

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3. CARACTÉRISTIQUES GÉNÉRALES DES DIFFÉRENTS TYPES D’ACCUMULATEURS



Rechercher pour chaque type d’accumulateurs : – la tension par élément ;

– le nombre de cycles de charges / décharges complètes ; – le rendement.



Reporter les valeurs trouvées dans le tableau : Type d’accumulateur Tension par

élément (V)

Nombre de cycles

Rendement (%) Plomb-acide

Nickel-hydrure métallique Lithium-ion polymère

4. CARACTÉRISTIQUES PARTICULIÈRES DES ACCUMULATEURS

On veut comparer certaines caractéristiques (densité massique et volumique, coût de revient) pour des accumulateurs commercialisés. On donne les caractéristiques électriques voulues (tension et capacité) pour les accumulateurs :

– batterie plomb 12V – 38 Ah ;

– accumulateurs Ni-Mh 7,2 V - 3700 mAh.

– accumulateurs Li-po 7,4 V - 3400 mAh ;



Rechercher pour chaque type d’accumulateurs : – un distributeur ;

– le prix TTC ; – la masse (kg) ;

– les dimensions, longueur, largeur et hauteur (dm).



Reporter les informations trouvées dans les tableaux.

4.1. BATTERIE PLOMB 12V – 38 AH

Batterie plomb 12V – 38 Ah Distributeur

Prix TTC (€) Masse (kg) Longueur (dm)

Largeur (dm) Hauteur (dm)

4.2. ACCUMULATEURS NI-MH 7,2 V - 3700 mAH

accumulateurs Ni-Mh 7,2 V – 3700 mAh

Distributeur Prix TTC (€) Masse (kg) Longueur (dm)

4.3. ACCUMULATEURS LI-PO 7,4 V - 3400 mAH

accumulateurs Li-po 7,4 V – 3400 mAh Distributeur

Prix TTC (€) Masse (kg) Longueur (dm)

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4.4. UTILISATION DU TABLEUR EXCEL

On utilise le tableur Excel pour calculer les densités massique et volumique ainsi que le coût de revient de l’énergie stockée pour chacun des accumulateurs.



Ouvrir le fichier comparatif accus.xls avec le tableur Excel.



Reporter dans le tableau les informations trouvées : – tension ;

– capacité ;

– nombre de cycles de charge et de décharge complète ; – rendement ;

– dimensions ; – masse ; – prix.



Indiquer la formule à écrire dans la cellule L6 pour afficher l’énergie stockée dans la batterie (en Wh) :

___________________________________________________________________________________



Écrire l’équation de la cellule L6 (et étendre cette équation à l’ensemble de la colonne).



Indiquer la formule à écrire dans la cellule M6 pour afficher la densité d’énergie massique (en Wh/kg) :

___________________________________________________________________________________



Écrire l’équation de la cellule M6 (et étendre cette équation à l’ensemble de la colonne).



Indiquer la formule à écrire dans la cellule N6 pour afficher la densité d’énergie volumique (en Wh/dm³) :

___________________________________________________________________________________



Écrire l’équation de la cellule N6 (et étendre cette équation à l’ensemble de la colonne).



Indiquer la formule à écrire dans la cellule O6 pour afficher l’énergie consommée pour charger complètement la batterie (en Wh) :

___________________________________________________________________________________



Écrire l’équation de la cellule O6 (et étendre cette équation à l’ensemble de la colonne).



Indiquer la formule à écrire dans la cellule P6 pour afficher l’énergie consommée pour charger la batterie durant tous les cycles de fonctionnement (en kWh) :

___________________________________________________________________________________



Écrire l’équation de la cellule P6 (et étendre cette équation à l’ensemble de la colonne).



Indiquer la formule à écrire dans la cellule Q6 pour afficher l’énergie stockée dans la batterie durant tous les cycles de fonctionnement (en kWh) :

___________________________________________________________________________________



Écrire l’équation de la cellule Q6 (et étendre cette équation à l’ensemble de la colonne).



Indiquer la formule à écrire dans la cellule R6 pour afficher le coût de l’énergie consommée par la batterie durant tous les cycles de fonctionnement (en €) :

___________________________________________________________________________________



Écrire l’équation de la cellule R6 (et étendre cette équation à l’ensemble de la colonne).



Indiquer la formule à écrire dans la cellule S6 pour afficher le coût total d’utilisation de la batterie (en €) :

___________________________________________________________________________________



Écrire l’équation de la cellule S6 (et étendre cette équation à l’ensemble de la colonne).



Indiquer la formule à écrire dans la cellule T6 pour afficher le coût de revient du kWh stocké dans la batterie :

___________________________________________________________________________________



Écrire l’équation de la cellule T6 (et étendre cette équation à l’ensemble de la colonne).



Reporter les résultats obtenus avec le tableur dans le tableau à la page suivante.

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5. INTERPRÉTATION DES RÉSULTATS



A partir des résultats du tableau et des informations trouvées, indiquer les avantages et inconvénients de chaque type d’accumulateurs. Donner en les principales utilisations.

5.1. BATTERIE PLOMB 5.1.1. AVANTAGES

___________________________________________________________________________________

5.1.2. INCONVÉNIENTS

___________________________________________________________________________________

5.1.3. PRINCIPALES UTILISATIONS

___________________________________________________________________________________

5.2. ACCUMULATEURS NI-MH 5.2.1. AVANTAGES

___________________________________________________________________________________

5.3. ACCUMULATEURS LI-PO 5.3.1. AVANTAGES

___________________________________________________________________________________

Type d’accumulateurs

Énergie stockée dans

la batterie Wh

Densité massique

Wh/kg

Densité volumique

Wh/dm³

Énergie consommée pour une charge

Wh

Énergie totale consommée pour

tous les cycles kWh

Énergie totale stockée (tous les

cycles) kWh

Coût énergie consommée (tous les cycles)

€

Coût total d'utilisation

€

Coût de revient du kWh stocké

€ Plomb 12 V-38 Ah

Ni-MH 7,2 V - 3700 mAh Li-Po 7,4 V – 3400 mAh