Ges tiondel’ éner gie P a nneau li

I.APPLICATIONSPORTABLES. Exemples: Ordi.Calculd’autonomie. capteurRF =>quelleestlaproblématique? II.STOCKAGEpourapplicationportables Pileàcombustible/accumulateurs/supercapacité III.SYSTEMESDERECUPERATION PV ModulePeltier PiéltiitéPiezoélectricité Voieélectromagnétique IVSTOCKAGEdegrandecapacitéIV.STOCKAGEdegrandecapacité eau/stockageélectrochimique/volantd’inertie/aircomprimé/Pileàcombustible =>Intérêtdegrossecapacitédestockage? V.CONCLUSION =>consommermoins,consommermieux,récupérerdel’énergiesipossible,stockerquand c’estpossibleouutile.cestpossibleouutile. Module2l6ov8mV.BoitierMars2010 I.APPLICATIONSPORTABLES. Exemple: OrdinateurportableOrdinateurportable Batterie:11.1V5400mAh,440g Énergiebatterie:60Wh Consommation:30W(avantlechargeur)(g) Rendementchargeur80% Consommationportable:24W Autonomie:2,5heures Densitémassiqued’énergie:136Wh/kg Contraintes: autonomie/poids>minimiserlaconsommationautonomie/poids=>minimiserlaconsommation stockerdel’énergie ….etenrécupérersipossible

I.APPLICATIONSPORTABLES. Exemple:

V

Ges tiondel’ éner gie P a nneau li

wer onoing

/DC or3.3 V

Load

so la ire

Pow con dit i

DC/

Reg ula t

Super Cap.

enréseau Lacharge(mesure,traitement,émissionradio)consommationde3Wen moyenne AutonomieaveclasupercapaEPT60s ChargeandDischargeatHightemperature

AutonomieaveclasupercapaE=P.T60s. Surfacedepanneausolairenécessaire:Pmoy_désirée=4W(rendementde75%) G.S=P…(G=200W/m²cielcouvert)S=200cm² 2,0

2,5

3,0ChargeandDischargeatHightemperature 25°C 40°C 60°C 80°C 100°C Supercapacité:Maxwell (BCAP0050P270),2.7V,50F E=1/2CV²=180J=50mWh051,0

1,5

Voltage (V )

100C E1/2CV180J50mWh 050010001500200025003000

0,0

0,5 Time (s) II.STOCKAGEpourapplicationportables Accumulateurs/supercapacité Densitéd’énergie. Densitédepuissance.

enwith sachs eder ie gieN ner

Labs

erbund En

Liv ermore

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urc e:

Fo rs

tafr omLa

Sou dat

II.STOCKAGEpourapplicationportables Accumulateurs Paramètres de choix : Tension (12, 24, 48 Volts), Capacité (Ah) (courant de charge < 1/10 C), Nombre de cycles @ SOC min donné,

E

= C

. V

( ikl hd

(n ic k el -h y d rure métallique) Éner gie/Poids 100-200 20-40 Wh/kg 30~80 Wh/kg Wh/kg Éner gie/V olume 200-400 Wh/ 40-100 Wh/ 140~300 Wh/ Rendement char ge - 99,9 % 50 - 70% 66 % Rendement char ge déchar ge 99,9 % 50 70% 66 % Auto-déchar ge 5 à 10 % par mois 5% par mois 20% /mois mois Durée de vie 24 à 36 mois 6 mois à 12 ans 24 à 48 mois Nombre de cycles de 1 200 cycles 300 à 1200 500~1000 char ge T ension nominale par élément 3,6 ou 3,7 V 2 ,1 V 1 ,2 V

II.STOCKAGEpourapplicationportables Accumulateurs Exempled’unebatterie lithiumion Chargeprocessofagp lithiumionbattery ihfDischargeprocessofa lithiumionbattery. Theenergyandcapacity htbcurvehavetobeseen hereassuppliedtothe load. Bonneutilisation=>Circuitde charge/déchargespécialisé Source:ThèseA.NOTH

ggp

cells.or g

II.STOCKAGEpourapplicationportables Pileàcombustible

www .fuel

c w Source:

UnepileàcombustibleestunepileoùlafabricationdeUnepileàcombustibleestunepileoùlafabricationde l'électricitésefaitgrâceàl'oxydationsuruneélectrode d'uncombustibleréducteur(parexemplel'hydrogène) coupléeàlaréductionsurl'autreélectroded'uncoupléeàlaréductionsurlautreélectrodedun oxydant,telquel'oxygènedel'air.

orda.c

om at alc ww.

De200mW> àplusieurs

http://w w

p dizainesdekW

Source:

Source:http://mauroiscol.spip.acrouen.fr/spip.php?article307

III.SYSTEMESDERECUPERATION photovoltaïque

A.NO TH

Amidi:lesoleildonne:1000W/m²,i.esoit unedensitédepuissancede100mW/cm2

:Thèse A

unedensitédepuissancede100mW/cm2. avecunrendementdeconversonde15% onobtientunedensitédepuissanceutile de15mW/cm2 Source

de15mW/cm2 Al’intérieur,lalumièreest1000foismoins forte,soitenviron:100W/cm2d’oùune densitédepuissancedisponibledepp 10W/cm2. Source: SUPEREHtifAt Cepanneausolaire,reliédirectementàla

SUPER_Energy_Harvesting_for_Aut onomous_Sensor_Nodes.pdf batterieassureuncomplémentdechargepour palliertoutproblèmederechargeélectrique. Exposéàlalumière,leBlueEarthassureune Source:http://www.enerzine.com/603/8746+blue earthlemobilesolairevuparsamsung+.html

chargeminimumpermanentepourappelerun correspondantourecevoirunmessage. ModulePELTIER

III.SYSTEMESDERECUPERATION

Source:HolstCenntre http

U=r.I+K.delta_teta

p://ixbtlabs.com/articles/pel

BMW 130km/h 200W

ltiercoolers/

Dispositifspiezoélectriques

III.SYSTEMESDERECUPERATION Phénomènepiézoélectriqueexpliquéparle déplacementd’unmomentdipolaireàL’effetpiézoélectriquedirectsetraduitpar l’apparitiond’unchampélectrique(d’une l’intérieurmêmedelamailledumatériautensionentrelesélectrodes)lorsquele matériauxestsoumisàunedéformation mécanique.Créeunenoncoïncidencedesbarycentres deschargespositivesetnégatives Engendreunerelation multiphysiqueentre deschargespositivesetnégatives pyq mécaniqueetélectricité

HAN

Dispositifspiezoélectriques

III.SYSTEMESDERECUPERATION

Les touches piézoélectriques :

ENSCAC H

Démonstrateur simple: Alimentationd’unémetteurRFID ejanV azic

AlimentationdunémetteurRFID (Identification par RadioFréquence) ce:

MrDe

o

Sourc

ment piéz o

N:1

ansmetteur

égulateur inéaire de ension Encodeur D

Elém Tra RF

Ré Li te E I

W=150JW05JW=2mJ 12

Wabs= 150J (transmission 20ms)

Wdisp= 0,5mJ sous 3V

Wdisp= 2mJ = 7%

HAN

Dispositifspiezoélectriques

III.SYSTEMESDERECUPERATION

Les chaussures piézoélectriques :

ENSCAC

H azic ejanV MrDe ce: Sourc

Essimptifsh PZT unimorphe inséré dans talon

Essai comparatif sur charge résistive adaptéeCouche PVDF insérée dans semelle 13Pcrête#50 mW <P> #10 mWPcrête#10 mW <P> #1 mW

HAN

Dispositifspiezoélectriques

III.SYSTEMESDERECUPERATION

ENSCAC H

DERA œThe Electric Shoe Company ªJuin2000:MarcheenNamibie ejanV azic

Grande-Bretagne BaylisT.

ªJuin 2000:Marche en Namibie (120km) ce:

MrDe

ªCharge d’un portable + appel

Sourc

14DERA: Defense Evaluation and Research Agency

Dispositifsélectromagnétiques

III.SYSTEMESDERECUPERATION

1) Mot eur: co u ra n t « I » +champ d’ induction « B » for ce « F » surlec o nduct eur 2) Génér a teur : champ d ’induction« B »+ déplacemen tf o rce électr omotrice E électr omotrice E

III.SYSTEMESDERECUPERATION

Système à main (poignée) : ÖÖ Système le plus élémentaire

Système à main (poignée) :

ªª Pas de stockage d’éner gie

Système cinétique à secouer : aimant bobine led capacité

œ Secouer 30 secondes (3 Hz) ªª 5 minutes de lumièr e

Dispositifsélectromagnétiques

III.SYSTEMESDERECUPERATION

Système à manivelle ressort et générateur (lampe radio) : Système à manivelle , ressort et générateur (lampe , radio) :

bobinesbobines + Batterie manivelle

œ 60 tours de manivelle ª 20 30 minutes

ª 20 -30 minutes d’écoute Poids : 850 g

électronique du circuit audio

train d’engrenagegénératrice à courant continuRadio S360 Dispositifsélectromagnétiques

III.SYSTEMESDERECUPERATION

ÖÖ Applications spécifiques : téléphones portables

œ 45 s de tours de manivelle ª 3à6m in d ’a p p e l œ Actionner le lanceur 60 fois / min ª 2 5 à 3 5 W atts

Tup Power 18

ª 3 à 6 min d’appel Poids : 200 g ª 2 .5à3 .5 W atts

Changementd’échellepourlestockagedel’énergie IV.STOCKAGE.Grandecapacité

R,S

AIPEM R uesRUE ssinsJacq des et ées Donné ce:

Exemple:GrandMaison 935mdedénivelée,170Mm3 400GWh12groupes150MW

Rendement:65à75% Démarrage:10à15min éàh Sourc

1400MWenpompage 1800MWenturbinage

Capacité:1àqq100GWh Puissance:100à1000MW

IV.STOCKAGE.Grandecapacité

R,S

AIPEM R uesRUE ssinsJacq des et ées

Htdf(1979)ià70b

ce:

Donné

Huntdorf(1979)airà70bars dans2cavernesde310000m3 290MW,2heures Sourc

Caverne12kWh/m3caverneà100barsRendement: 50%(avecapportGaz)Démarrage:5à10mn Capacité:0,1à10qqGWhPuissance:100à1000MW Àcompléter

Systemes à stockage thermique :

AIPEM R uesRUE ssinsJacq des et ées Donné ce:

200kWh/m3Rendement:environ60% Capacité:1àqq100GWhPuissance:10à100 Sourc

Capacité:1àqq100GWhPuissance:10à100 MWGaz

IV.STOCKAGE.Grandecapacité 33kWh/3 MR ete nue

Batteries à cir culation

Puissance:1à10MW Exemple:LittleBardford ques RUER

1800m3d’électrolyte

essinsJac

q de et nées Donn rce: Sour

IV.STOCKAGE.Grandecapacité (Sourcedepuissance

V o lant d’inertie

IV.STOCKAGE.Grandecapacité

Inductances su p raconductrices p (SMES)

(p) ()() SupraLTCNbTi–4,5K AlititllfiblttdApplicationsactuelles:faiblesconstantesde temps,commelessupercondensateurs

St ock a g e g gr ande échelle

St ock ag e mo y e nne échelleéchelle St ock ag e mo y enne y échelle

Pr oduction/stockage/consommation

CNRS / TIE SA on Multo ard Berna rce: Sour

IV.STOCKAGE.Grandecapacité Pourquoistocker? appliportable:énergieembarquée lapplistationnaire: lisserlademande lisserlaproduction(sisourceintermittente) éil’iit(UPSlitédi)sécuriserl’approvisionnement(UPS,qualitédeservice) acheter(ouvendre)quandpascher(oucher)(gestiondesréseaux) VCONCLUSIONV.CONCLUSION consommermoins, consommermieux, récupérerdel’énergiesipossiblerécupérerdelénergiesipossible, stockerquandc’estpossibleouutile.