Supercondensateurs
L'avenir de l'énergie est une question très importante qui touche directement la société et l'environnement. C'est pourquoi de nombreuses études sont en cours sur ce sujet, mais elles portent non seulement sur la façon de produire de l'énergie, mais aussi sur les façons d'utiliser l'énergie. Le centre de recherche CICenergiGUne est à la recherche de moyens de stockage de l'énergie, c'est-à-dire le développement de systèmes de stockage pour les besoins. Nous avons souvent entendu parler des progrès réalisés dans les batteries, mais on parle rarement de supercondensateurs. Ils servent également à stocker l'énergie. Par exemple, saviez-vous qu'il y a des trams propulsés par des supercondensateurs ?
Le premier tramway fonctionnant sans fil à Séville a été installé. Il y a des intervalles où il n'y a pas de caténaires et le tramway se déplace grâce aux supercondensateurs qu'il porte au plafond. Il fait presque 50 kilomètres par jour comme ça. La technologie est pionnière dans le monde et a été développée par une entreprise de Gipuzkoa, Trainelec du groupe CAF.
mIKEL RODRIGO; Trainelec C’est l’équipement que nous utilisons à Séville, Grenade, Saragosse, qui nous permet de fournir un service sans caténaire.
L’ingénieur Mikel Rodrigo et Inigo Aserakolaza ont participé à la mise en service de ces tramways. L'origine du projet à Séville était une demande spéciale.
mIKEL RODRIGO; TrainelecÀ Séville, ils avaient un problème, non, ils avaient deux problèmes. Le premier était que leur tramway passait par des zones très touristiques et que la présence de câbles et de poteaux leur faisait mal esthétiquement et visuellement. La deuxième raison importante est la Semaine Sainte. Ils sortaient en procession avec les saints dans ces lieux et, au risque de frapper la caténaire et de s'y arrêter, la caténaire était enlevée deux semaines par an et le tramway était coupé. C’est de là que tout a commencé ; nous travaillions déjà dans ce domaine en R&D, en créant cette équipe et en créant l’opportunité de la mettre en œuvre. C'est comme ça qu'on a sorti le premier tram.
Mais pourquoi ont-ils utilisé un super condensateur et non une batterie ? Les deux accumulent de l'énergie sous forme de charges électriques. Minao, Araba. Au centre CICenergiZONA, les supercondensateurs et les batteries sont étudiés.
tEÓFILO ROJO; Zuz. scientifique, CICenergiZONA L'utilisation de l'un ou l'autre dépend de ce que vous voulez obtenir, si le système a besoin de puissance, nous utiliserons des supercondensateurs, et la densité d'énergie lorsque vous voulez, des batteries.
Quand on parle de densité d'énergie, on parle de durée: les batteries sont bonnes pour le marathon et les supercondensateurs pour le sprint. La raison réside dans la façon dont l'énergie que chacun possède est stockée. Les batteries jaunissent chimiquement, tandis que dans les supercondensateurs, les charges sont déposées physiquement sur les électrodes. Ces deux voies d'accumulation conduisent à des modes de fonctionnement différents. Les supercondensateurs sont rapides et puissants, mais ils accumulent moins d'énergie. En revanche, les processus physiques n'épuisent pas les électrodes, ou du moins beaucoup moins, . Parfois, le marathonien est commode et parfois, le sprinter.
trainelec Le temps que vous avez pour le charger n'est pas très long, il tourne autour de 20 secondes: quand les gens descendent du tram, en montant, en fermant les portes, en ouvrant les portes,...
Mais ce n'est pas tout. Sur les routes à caténaire, l'énergie générée par le freinage du moteur est stockée par les supercondensateurs pour l'accélération.
mIKEL RODRIGO; Trainelec Selon nos calculs et les registres que nous avons faits, nous pouvons extraire 30 à 35%, et c'est l'énergie que nous pouvons réutiliser.
Dans ces laboratoires, les chercheurs d'Energigune cherchent comment rendre les supercondensateurs encore plus superflus. L'objectif est d'augmenter la puissance et, surtout, d'augmenter la durée. Pour ce faire, ils s'efforcent d'améliorer les caractéristiques des matériaux, à la fois des électrolytes et du carbone, principal composant des électrodes.
eIDER SUPERIORE; chercheur, CICenergiZONA...: Ce serait du carbone actif, noir, de la couleur du charbon. C'est ce que nous utilisons comme matière active, dans les électrodes.
Avec ces mini-électrodes, les condensateurs d'échelle sont montés à l'échelle pour les tests. L'un des objectifs de la recherche est de développer des moyens peu coûteux de synthétiser les matériaux, d'une part.
eIDER SUPERIORE; chercheur, CICenergiZONA...:Et d'autre part, pour le matériau, avoir la plus grande surface possible; plus la surface est grande, plus la charge est importante, et plus nous pouvons stocker d'énergie dans cette électrode.
La surface est donc la clé et la surface a une relation directe avec les pores. Les pores doivent avoir une taille appropriée, ni trop grande ni trop petite pour le dépôt d'ions ou de charges. Ceci est testé ici : différents courants sont donnés au condensateur pour voir jusqu'à quel point il est capable d'accumuler de la charge. Plus il y en a, mieux c'est.
Pour y parvenir, toutes les structures moléculaires du carbone, des nanotubes au graphène, sont étudiées.
jAVIER CARRETERO; chercheur, CICenergiZONA...:Le graphène a une grande surface et est un matériau idéal pour une utilisation comme électrode. Il s'agit en principe d'un matériau inconnu, mais avec de larges possibilités. On peut dire que la recherche sur ces matériaux remonte à l'enfance.
Oui, le graphène est très cher, mais pensez-y: deux grammes ont la même surface qu'un terrain de football. Et les matériaux utilisés aujourd'hui ne sont pas non plus bon marché.
mIKEL RODRIGO; Trainelec aujourd'hui, à la fois le condensateur et la batterie, en raison de la poussée de l'industrie automobile automobile, les prix ont fortement chuté, mais ce n'est pas seulement la baisse des prix, nous avons des condensateurs et des batteries avec des performances plus élevées dans le même volume et le même prix, plus de puissance, plus d'énergie,...
Le progrès s'accompagne d'une augmentation des utilisations. Dans les trains, pour agrandir les sorties d'urgence des avions, dans les grues portuaires, la vision s'élargit au fur et à mesure de l'enquête. Cependant, l'utilisation de tout le monde dans la cible est un véhicule électrique, et la solution peut être que les batteries et les supercondensateurs travaillent ensemble. La batterie donnerait l'autonomie et durerait plus longtemps, laissant l'accélération au détriment du supercondensateur.
trainelec Nous les opposons souvent comme s'il y avait une lutte entre les deux, mais il est clair que dans notre secteur et dans beaucoup d'autres secteurs, nous irons à l'avenir vers une hybridation, que la batterie et le supercondensateur travailleront ensemble sur des systèmes différents.
Une autre solution pourrait être d'unifier les meilleures fonctionnalités des deux mondes dans un seul appareil. Cette voie est également abordée dans EnergiSITE de Energigun. Ce sont des pseudo-condensateurs qui ont à la fois l'électrode du condensateur et celle de la batterie.
tEÓFILO ROJO; Zuz. scientifique, CICenergiZONA Dans ce cas, il est important de trouver le dispositif qui sera une combinaison des deux, de la batterie et du supercondensateur, qui conviendra aux véhicules hybrides.
jAVIER CARRETERO; chercheur, CICenergiZONA...: en fin de compte, la clé n'est pas que la batterie cesse d'être une batterie, il s'agit de fusionner les deux zones et de combler le vide impliqué...
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