Hermès science publications-Lavoisier
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Disponible - 621.31 PRO
Niveau 3 - Techniques
Problématiques du stockage d'énergie
Résumé
Panorama des différentes formes de stockage de l'énergie électrique : systèmes photovoltaïques, stockage nomade et micro-sources, stockage de l'hydrogène, pile à combustible, stockage électrochimique, supercondensateurs...
- Contributeur(s)
- Éditeur(s)
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Date
- impr. 2009
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Notes
- Notes bibliogr. Index
- Index
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Langues
- Français
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Description matérielle
- 1 vol. (314-VI p.) : ill. ; 24 cm
- Collections
- Sujet(s)
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ISBN
- 978-2-7462-2053-9
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Indice
- 621.31 Énergie électrique (production, transport, distribution)
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Quatrième de couverture
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Le traité Electronique, Génie Electrique, Microsystèmes répond au besoin de disposer d'un ensemble de connaissances, méthodes et outils nécessaires à la maîtrise de la conception, de la fabrication et de l'utilisation des composants, circuits et systèmes utilisant l'électricité, l'optique et l'électronique comme support.
Conçu et organisé dans un souci de relier étroitement les fondements physiques et les méthodes théoriques au caractère industriel des disciplines traitées, ce traité constitue un état de l'art structuré autour des quatre grands domaines suivants :
Electronique et micro-électronique
Optoélectronique
Génie électrique
Microsystèmes
Chaque ouvrage développe aussi bien les aspects fondamentaux qu'expérimentaux du domaine qu'il étudie. Une classification des différents chapitres contenus dans chacun, une bibliographie et un index détaillé orientent le lecteur vers ses points d'intérêt immédiats : celui-ci dispose ainsi d'un guide pour ses réflexions ou pour ses choix.
Les savoirs, théories et méthodes rassemblés dans chaque ouvrage ont été choisis pour leur pertinence dans l'avancée des connaissances ou pour la qualité des résultats obtenus.
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Tables des matières
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Problématiques du stockage d'énergie
Lavoisier
- Avant-propos 17
- Yves Brunet
- Chapitre 1. Stockage d'énergie pour les systèmes électriques 29
- Régine Belhomme, Jérôme Duval, Gauthier Delille, Gilles Malarange, Julien Martin et Andrei Nekrassov
- 1.1. Introduction29
- 1.2. Stockage d'énergie pour le producteur31
- 1.2.1. Le «stockage en énergie de forte puissance» pour maximiser les revenus associés à la production32
- 1.2.2. Le «stockage en énergie de forte puissance» pour couvrir les risques physiques et financiers de la production33
- 1.2.3. Stockage pour les services système34
- 1.2.3.1. Réglage de fréquence34
- 1.2.3.2. Reconstitution de réseau37
- 1.3. Cas particulier de la production intermittente37
- 1.3.1. Contribution au réglage de fréquence en l'absence de stockage37
- 1.3.1.1. Evolutions réglementaires37
- 1.3.1.2. Modes de réglages38
- 1.3.1.3. Limitations38
- 1.3.2. Apport du stockage au réglage puissance/fréquence39
- 1.3.2.1. Impact du foisonnement39
- 1.3.2.2. Stratégie d'utilisation du stockage40
- 1.3.2.3. Gestion de la charge42
- 1.3.3. Autres services possibles en complément pour un stockage en puissance43
- 1.3.3.1. Réglage secondaire et tertiaire de fréquence43
- 1.3.3.2. Réglage de tension43
- 1.3.3.3. Autres applications43
- 1.4. Stockage d'énergie pour les réseaux de transport44
- 1.4.1. Maîtrise des investissements et gestion des congestions44
- 1.4.2. Réglage de fréquence et mécanisme d'ajustement45
- 1.4.3. Réglage de tension et qualité de tension45
- 1.4.4. Sûreté du système et reconstitution du réseau46
- 1.4.5. Autres pistes de réflexion47
- 1.5. Stockage d'énergie pour les réseaux de distribution47
- 1.5.1. Apports du stockage dans la phase de planification48
- 1.5.1.1. Stockage pour le lissage de la charge48
- 1.5.1.2. Contribution du stockage à la tenue de tension50
- 1.5.1.3. Stockage pour le soutien au réseau en régime dégradé52
- 1.5.2. Quelques autres pistes de réflexion...52
- 1.6. Stockage d'énergie pour le commercialisateur54
- 1.6.1. Le stockage d'énergie pour réduire le coût de sourcing55
- 1.6.2. Le stockage pour sécuriser le coût de sourcing55
- 1.7. Stockage d'énergie pour les consommateurs55
- 1.7.1. Stockage pour le lissage de la pointe56
- 1.7.2. Stockage pour le report de consommation57
- 1.7.3. Stockage pour la qualité et la continuité de la fourniture59
- 1.7.4. Compensation de puissance réactive60
- 1.8. Stockage d'énergie pour le responsable d'équilibre61
- 1.9. Conclusion64
- 1.10. Bibliographie67
- Chapitre 2. Transport : rail, route, avion, navire 71
- Jean-Marie Kauffmann
- 2.1. Introduction71
- 2.2. L'énergie électrique est une énergie secondaire72
- 2.2.1. Transport terrestre72
- 2.2.1.1. Véhicule automobile avec moteur à combustion interne (MCI)72
- 2.2.1.2. Bus et autocars75
- 2.2.1.3. Poids lourds et véhicules utilitaires75
- 2.2.1.4. Deux roues77
- 2.2.2. Transport aérien77
- 2.2.3. Transport ferroviaire78
- 2.2.4. Transport maritime78
- 2.3. Energie électrique : source principale voire unique79
- 2.3.1. Véhicule électrique routier79
- 2.3.1.1. Motorisation81
- 2.3.1.2. Batteries83
- 2.3.1.3. Rendement d'une batterie84
- 2.3.1.4. Niveau de tension84
- 2.3.1.5. Caractérisation d'une batterie84
- 2.3.1.6. Auxiliaires d'un véhicule électrique86
- 2.3.1.7. Recharge de la batterie86
- 2.3.1.8. Range extender - Prolongateur d'autonomie87
- 2.3.1.9. Exemples de véhicules électriques de deuxième génération88
- 2.3.1.10. Gestion de l'énergie et modélisation89
- 2.3.2. Poids lourds et autobus89
- 2.3.3. Deux roues90
- 2.3.4. Véhicule à circuit guidé (locomotives, métro, tramway, trolleybus)91
- 2.3.5. Transport fluvial - Bateaux de plaisance92
- 2.4. Energie électrique en complément à une autre source - Hybridation93
- 2.4.1. Architecture parallèle94
- 2.4.2. Architecture série97
- 2.4.3. Couplage par la roue99
- 2.4.4. Véhicule hybride ferroviaire99
- 2.5. Conclusion100
- 2.6. Bibliographie103
- Chapitre 3. Le stockage de l'énergie des systèmes photovoltaïques 105
- Florence Mattera
- 3.1. Introduction105
- 3.2. Les systèmes photovoltaïques autonomes105
- 3.2.1. Principes105
- 3.2.2. L'élément indispensable : le stockage106
- 3.2.3. Le marché des systèmes photovoltaïques autonomes108
- 3.2.4. Dimensionnement du stockage des systèmes photovoltaïques autonomes109
- 3.2.5. Le choix de la technologie de stockage appropriée110
- 3.3. Une durée de vie limitée pour la technologie plomb113
- 3.3.1. La gestion de l'énergie de la batterie115
- 3.3.2. La technologie lithium-ion semble prometteuse118
- 3.4. Les systèmes connectés au réseau119
- 3.4.1. Un réseau électrique en pleine évolution119
- 3.4.2. Une multiplicité de systèmes de stockage en fonction des applications121
- 3.4.3. Le stockage connecté au réseau, un enjeu majeur pour le secteur de l'énergie123
- 3.5. Bibliographie124
- Chapitre 4. Applications nomades et micro-sources 125
- Jérôme Delamare et Orphée Cugat
- 4.1. Les divers besoins énergétiques des applications nomades125
- 4.1.1. Les «faibles» puissances (inférieures au watt)126
- 4.1.2. Les «fortes» puissances (quelques watts)128
- 4.1.3. Les besoins en énergie129
- 4.1.4. Adéquation à la durée de la mission130
- 4.2. Spécificités dues à l'échelle miniaturisée132
- 4.3. Stockage capacitif133
- 4.4. Stockage électrochimique134
- 4.4.1. Piles134
- 4.4.2. Batteries et accumulateurs135
- 4.4.3. Piles à combustible137
- 4.5. Stockage par hydrocarbure139
- 4.5.1. Power MEMS139
- 4.5.1.1. Microturbine140
- 4.5.1.2. Conversion mécanique-magnétique141
- 4.5.1.3. Thermoélectricité143
- 4.5.1.4. Micro-propulseurs à propergols solides et nano-matériaux énergétiques145
- 4.6. Pyroélectricité/électret146
- 4.7. Triboélectricité146
- 4.8. Source radioactive147
- 4.9. Récupération de l'énergie ambiante147
- 4.9.1. Solaire147
- 4.9.2. Thermique147
- 4.9.3. Chimique : énergie du vivant149
- 4.9.4. Mécanique149
- 4.9.5. Transpondeur151
- 4.10. Electronique associée : mise en forme de l'électricité - EP embarquée151
- 4.11. Bibliographie152
- Chapitre 5. Stockage de l'hydrogène 159
- Daniel Fruchart
- 5.1. Introduction159
- 5.2. Généralités sur le stockage de l'hydrogène161
- 5.2.1. Paramètres énergétiques pertinents161
- 5.2.2. Densité volumique versus densité massique162
- 5.3. Stockage sous pression164
- 5.3.1. Réservoirs164
- 5.3.2. Réseaux166
- 5.4. Stockage cryogénique166
- 5.4.1. Stockage mobile d'hydrogène liquide167
- 5.4.2. Stockage statique d'hydrogène liquide167
- 5.5. Stockage solide168
- 5.5.1. Stockage physique par physi-sorption (plus chimie-sorption)168
- 5.5.1.1. Matériaux poreux base carbone168
- 5.5.1.2. Matériaux moléculaires et autres physi-sorbants169
- 5.5.2. Stockage chimique170
- 5.5.2.1. Hydrures métalliques172
- 5.5.2.2. Hydrures complexes174
- 5.6. Autres modes de stockage175
- 5.6.1. Boranates175
- 5.6.2. Mélanges boranates/hydrures176
- 5.6.3. Stockage hybride176
- 5.7. Discussion : aspects techniques/énergétiques/économiques177
- 5.8. Bibliographie179
- Chapitre 6. La pile à combustible : principe et fonctionnement 181
- Eric Vieil
- 6.1. Qu'est-ce qu'une pile ?181
- 6.2. L'énergie chimique183
- 6.3. Le déroulement d'une réaction186
- 6.4. La pile PEMFC192
- 6.5. La pile SOFC193
- 6.6. La pile AFC195
- 6.7. Comparaison des divers types197
- 6.8. La catalyse199
- 6.9. Points critiques200
- 6.10. Conclusion : l'application stockage203
- Chapitre 7. Piles à combustible : aspects système 205
- Daniel Hissel, Denis Candusso et Marie-Cécile Pera
- 7.1. Introduction : qu'est-ce qu'un «système» pile à combustible ?205
- 7.2. Le système d'alimentation en air209
- 7.2.1. Considérations générales209
- 7.2.2. Choix d'un compresseur adapté aux applications pile à combustible210
- 7.3. Le système d'humidification des gaz213
- 7.3.1. Considérations générales213
- 7.3.2. Modes d'humidification envisageables214
- 7.3.3. Echangeur à membrane et roue enthalpique215
- 7.3.4. Systèmes à réservoir217
- 7.4. Le convertisseur statique de sortie218
- 7.5. La durée de vie, la fiabilité et le diagnostic219
- 7.5.1. Les défauts et leurs origines220
- 7.5.2. Les méthodes de caractérisation expérimentale222
- 7.5.3. Les méthodologies et stratégies de diagnostic223
- 7.6. Bibliographie225
- Chapitre 8. Stockage électrochimique : piles et batteries 229
- Florence Fusalba et Sébastien Martinet
- 8.1. Généralités sur les accumulateurs. Principe de fonctionnement229
- 8.2. Les applications : marché grand public, véhicule/stationnaire/renouvelable, marchés de niche232
- 8.2.1. Un contexte énergétique mondial en forte évolution entraînant des besoins en matière de stockage pour la gestion du réseau électrique et le transport233
- 8.2.2. Des technologies de stockage en évolution234
- 8.2.3. La technologie lithium-ion au sein des véhicules électriques hybrides235
- 8.2.4. La technologie lithium-ion au sein des applications solaires photovoltaïques236
- 8.2.5. La position de la France sur le marché des accumulateurs238
- 8.2.5.1. Les marchés du nomade et de niche238
- 8.2.5.2. Vers de nouveaux marchés239
- 8.2.5.3. Les principaux fabricants240
- 8.2.5.4. L'environnement académique242
- 8.2.5.5. Orientations et feuilles de route américaines et japonaises sur le stockage d'énergie243
- 8.3. Historique des technologies : plomb, Ni-Cd, Ni-MH... puis Li-ion244
- 8.3.1. Plomb/acide244
- 8.3.1.1. Principe et technologie244
- 8.3.1.2. Contrôle de l'état de charge247
- 8.3.2. Nickel-cadmium247
- 8.3.3. Nickel-hydrures métalliques249
- 8.3.4. Nickel-zinc249
- 8.3.5. Sodium-soufre251
- 8.3.6. Redox252
- 8.3.7. Le système Zebra253
- 8.3.8. Zinc-air253
- 8.3.9. Le lithium254
- 8.3.9.1. Cas des générateurs au lithium métal255
- 8.3.9.2. Lithium-fer-phosphate257
- 8.3.9.3. Lithium métal polymère (Li-po)257
- 8.4. Les besoins des applications259
- 8.4.1. Applications véhicules électriques hybrides (VEH) et véhicules électriques (VE)259
- 8.4.1.1. Les besoins259
- 8.4.2. Application photovoltaïque260
- 8.4.3. Applications électroniques nomades261
- 8.4.3.1. Les besoins261
- 8.5. Zoom sur les technologies Li-ion261
- 8.5.1. Principe261
- 8.5.2. Développements de matériaux d'électrodes positives262
- 8.5.2.1. Actuellement262
- 8.5.2.2. A moyen terme263
- 8.5.3. Développements, matériaux d'anode265
- 8.5.3.1. A court terme265
- 8.5.3.2. A moyen terme266
- 8.5.3.3. A plus long terme267
- 8.5.4. Les acteurs du domaine267
- 8.5.5. Développements, électrolyte268
- 8.5.5.1. Electrolytes haute tension268
- 8.5.5.2. Les liquides ioniques269
- 8.6. Traitement et recyclage des batteries au lithium271
- 8.7. Autres batteries273
- 8.7.1. µbatteries, batteries imprimées, etc.273
- 8.7.2. Les électrolytes276
- 8.7.3. Microgénérateur rocking-chair277
- 8.7.4. Les techniques de fabrication277
- 8.7.5. Batteries imprimées279
- 8.7.5.1. Batteries Li-ion imprimées279
- 8.8. Bibliographie280
- Chapitre 9. Supercondensateurs : principes, dimensionnement, interfaces de puissance et applications 283
- Philippe Barrade
- 9.1. Introduction283
- 9.2. Supercondensateur : condensateur électrochimique à double couche285
- 9.2.1. Principe285
- 9.2.2. Modèle électrique - Principaux paramètres289
- 9.2.3. Modèle thermique293
- 9.3. Dimensionnement d'un banc de supercondensateurs295
- 9.3.1. Critère énergie295
- 9.3.2. Critère puissance - Notion de rendement296
- 9.4. Interfaces de puissance299
- 9.4.1. Equilibrage des tensions299
- 9.4.2. Convertisseurs statiques301
- 9.5. Applications304
- 9.5.1. Généralités304
- 9.5.2. Supercondensateurs utilisés comme source principale305
- 9.5.3. Systèmes hybrides306
- 9.6. Bibliographie310
- Index 313
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Origine de la notice:
- BNF
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Disponible - 621.31 PRO
Niveau 3 - Techniques
