Les supercondensateurs ou ultracondensateurs sont des composants très prometteurs à mi-chemin entre les condensateurs électrolytiques classiques et les batteries.
Les supercondensateurs se caractérisent par leurs capacités à :
- Stocker et fournir de fortes puissances et densités d’énergie.
- Des charges et décharges ultra rapides : jusqu’à 10 000 fois plus rapides que les batteries traditionnelles).
- Très longue durées de vies : entre 100 000 et 1 000 000 de cycles contre 400 à 2000 pour les batteries au lithium par exemple.
- Respect de l’environnement, pas de risques d’explosions (comparé aux batteries ou autres condensateurs).
- Sans entretien.
Ces supercondensateurs répondent aux demandes d’applications telles que les systèmes de sauvegarde, les unités de puissance, compensation en cas de besoins de pics d’énergie, stockage d’énergie…
Eléments supercondensateurs
Madep vous propose une gamme complète de supercondensateurs sous différentes formes :
- Cylindriques ou prismatiques
- Sorties axiales, à cosses, à souder ou à visser
- Capacités de 3 à 3400F
- Tension de 2,5 à 3V
- Faible Résistance série (ESR)
- Haute densité d’énergie
Modules supercondensateurs
Gamme d’assemblages standards de supercondensateurs faible résistance interne
- Protection contre les risques de surtension
- Faciles à assembler : possibilité de montage de plusieurs modules
- Excellente dissipation thermique
- Contrôle de l’étanchéité et de la pression
Supercondensateur et assemblages Euracap
La gamme Euracap se compose d’une part d’éléments de supercondensateurs séparés haute performance, faible résistance série allant de 1 à 3400F, de 2 à 3V. Et d’autre part, des modules assemblés sur mesure suivant des cahiers des charges.
Solutions à base de supercondensateurs
Euracap réalise les solutions les plus adaptées à votre besoin en assemblage de modules depuis les prototypes jusqu’aux séries. Tous nos montages, incluant circuits de contrôle, gestion des charges et équilibrage des éléments, sont testés à 100% avant d’être expédiés.
Les ultra-condensateurs assurent un haut niveau d’énergie et de performances, de la qualité et la plus grande fiabilité. Adaptés aux conditions extrêmes, ils font preuve de performances stables dans chacune de leurs applications. Nos solutions, élaborées pour s’adapter à vos besoins, sont mises en œuvre dans bien des secteurs nécessitant un stockage et alimentation en énergie efficaces.
Automobile
Fournir la puissance de démarrage des véhicules électriques ou hybrides, stabiliser l’alimentation des systèmes Start & Stop, récupérer l’énergie lors de la procédure de freinage et fournir des pics de puissance, les supercondensateurs Euracap s’adaptent parfaitement aux exigences de puissance des applications automobile.
Transport
Les super-condensateurs sont utilisés dans de nombreuses applications ferroviaires pour la récupération et restitution de l’énergie de freinage ainsi que la stabilisation en fréquence et en tension . ils sont également utilisés pour le démarrage des moteurs de locomotive et de poids lourds dans un optique de supprimer les batteries imposantes ou, dans certains cas, pour prolonger la durée de vie des grosses batteries utilisées.
Production et distribution d’énergie
Les super-condensateurs Euracap offrent de multiples avantages aux producteurs et distributeurs d’énergie, aussi bien lors de la production d’énergie renouvelable comme l’énergie solaire et éolienne que la production d’énergie traditionnelle. Les produits Euracap répondent aux problématiques de stockage d’énergie, de stabilisation de l’alimentation et d’apport de pics de puissance.
Réseau et télécommunication
Industrie
Source d’énergie, Pics de puissance, stockage d’énergie, stabilisation de l’alimentation … les applications dans l’industrie sont très nombreuses et les supercondensateurs y trouvent parfaitement leur place, aussi bien comme récupérateur d’énergie lors des manœuvres des véhicules de chantier, que dans la gestion de l’alimentation des machines et robots industrielles.
Médical, Militaire, Grand public…
Calcul du courant instantané I (Ampères) à travers un supercondensateur ;
Avec C (Farads) la capacité de la cellule et dV (Volts) la variation de la tension à ses bornes pendant une durée dt (secondes).
Calcul de l’énergie E (Joules) contenue dans un supercondensateur ;
Avec V (Volts) la tension à ses bornes.
De manière plus conventionnelle, on exprimera l’énergie en Watt heure.
- Charger le supercondensateur en appliquant sa tension nominale Vn (Volts) et un courant de charge I constant ne dépassant pas la limite de courant indiquée par le constructeur.
- Laisser la cellule au repos quelques secondes en circuit ouvert.
- Décharger le supercondensateur, toujours à courant constant, jusqu’à la moitié de sa tension nominale.
- Laisser la cellule au repos quelques secondes en circuit ouvert.
- Répéter ce cycle de charge-décharge : Après charge et à la fin du repos, mesurer la tension (V1, proche de Vn). Décharger et mesurer le temps de décharge T entre V1 et la moitié de la tension nominale (V2 = Vn/2).
- Décharger le module à une tension de sécurité faible (<0,1 V). Cette étape ne fait pas partie du test, c’est une sécurité.
Les résultats du second cycle sont utilisés pour calculer la capacité et l’ESR. Les données du premier cycle ne sont pas utilisées car la cellule n’a pas été activée et la capacité mesurée et les valeurs ESR sont différentes par rapport au deuxième cycle et aux cycles suivants.
- Suite aux cycles de charge-décharge pour tester de la capacité, reprendre les résultats obtenues.
- Visualiser la monté en tension du supercondensateur durant le repos après la décharge.
- Cette différence de tension est égale au courant de décharge multiplié par la résistance série ESR du supercondensateur :
- L’auto-décharge désigne la baisse de tension naturelle d’un supercondensateur complétement chargé à sa tension nominale. L’auto-décharge évolue de façon dégressive et non linéaire. La vitesse d’autodécharge dépend du niveau de tension de la cellule, de la température, des imperfections du séparateur et des impuretés présentes dans l’électrolyte et sur les électrodes. Pour mesurer l’auto-décharge il suffit de charger la cellule/le module à sa tension nominale et maintenir la charge (≈1h). On ouvre ensuite le circuit de charge et on mesure la tension aux bornes du supercondensateur après 72h.
- Le courant de fuite est en grande partie responsable de l’autodécharge, il est égal au courant de charge requis pour maintenir le supercondensateur à la valeur de tension spécifiée. Plus le supercondensateur est maintenu en tension, plus le courant de fuite est faible. Le résultat mesuré est influencé par la température, la tension à laquelle l’appareil est chargé et les conditions de vieillissement. Il suffit de mesurer le courant permettant de maintenir le supercondensateur à sa tension nominale après une période de 72h à température ambiante 23°C + 2°C.
- Origines d’un déséquilibre des tensions dans un module:
La mise en série de supercondensateurs ne peut être réalisée simplement à cause des différents paramètres de chaque cellule du module. Ces différences sont dues aux valeurs des capacités, aux températures, aux vieillissements et aux paramètres de fabrication qui peuvent être différents pour chaque supercondensateur. Ces trois raisons conduisent à des déséquilibres de tension entre chaque cellule.
Pour pallier ce problème, privilégiez la mise en série de supercondensateurs les plus identiques possibles et l’utilisation un système d’équilibrage des tensions.
Dans un module de supercondensateurs, il existe trois types principaux de déséquilibre de tension :
- Déséquilibre dû aux courants de fuite différents
- Déséquilibre dû aux capacités différentes
- Déséquilibre dû aux résistances série différentes (ESR).
- Risques d’un déséquilibrage des tensions :
A défaut d’équilibrage, une surtension peut apparaître sur un des supercondensateurs du module. Cela engendre alors la détérioration progressive et accélérée de la cellule. En effet, la surtension diminue la capacité, augmente la résistance série (ESR), et peut conduire à la destruction du composant (l’électrolyte dans la cellule commence à se décomposer, produisant des produits gazeux ainsi qu’une accumulation de pression jusqu’à la destruction de la cellule). Par ailleurs, il faut noter que l’espérance de vie totale d’un module de supercondensateurs est égale à la plus faible espérance de vie de la cellule la plus critique.
L’équilibrage des tensions au sein d’un module est donc important dans chaque phase d’utilisation (charge, décharge, repos) afin de maintenir son bon fonctionnement et d’augmenter sa durée de vie. C’est pour cela qu’Euracap intègre dans ses modules un circuit d’équilibrage performant, maintenant l’intégrité des cellules tout au long des cycles d’utilisation.