Les supercondensateurs sont des systèmes de stockage de l’énergie au même titre que les batteries. Il existe plusieurs de supercondensateurs dont les principes de fonctionnement diffèrent grandement :
- Les condensateurs à double couche électrochimique (electrochemical double layer capacitor, EDLC)
- Les pseudo-condensateur (pseudocapacitors)
- Les systèmes hybride (hybrid capacitors)
Les modèles les plus répandu sont les EDLC. Dans ces supercondensateurs le stockage est « électrostatique » c’est-à-dire qu’il est assuré par le déplacement des ions au sein du système sous l’effet d’une charge.
FONCTIONNEMENT DES SUPERCONDENSATEURS (EDLC)
Pour comprendre le fonctionnement de ces systèmes il faut parler de leurs compositions. Les électrodes sont composées de carbone poreux (charbons actifs), de carbone conducteur, de polymère liant déposé sur une feuille d’aluminium (pour collecter le courant). Ces électrodes sont séparées par un séparateur (papier ou polymère) pour empêcher tout court-circuit.
Ces électrodes et séparateurs sont enroulées les uns dans les autres pour former,le « jelly-roll », sorte de rouleau d’électrode coeur du supercondensateur.
Ce jelly-roll est imbibé d’électrolyte (liquide très riche en ions), le tout est placé dans un emballage en aluminium et sceller.
Dans les supercondensateurs les deux électrodes se font donc face et son séparées par une membrane isolante (papier ou polymère poreux) baignant dans un électrolyte. L’électrolyte contient une grande quantité d’ions qui sont chargés positivement et négativement
Lorsque le supercondensateur est mis en charge les deux électrodes sont polarisées positivement et négativement. A la façon d’un aimant les ions positifs vont alors se « plaquer » (adsorption) sur l’électrode chargée négativement et inversement.
Lors de la décharge les électrodes se dépolarisent, les ions reprennent leurs places initiales avec la possibilité d’alimenter un appareil électrique au passage.
Dans les EDLC il n’y a donc pas de réactions chimiques ce qui leur donne une durée de vie très importante (plusieurs millions de cycles potentiellement ainsi qu’une durée de vie de 10 à 15 ans)
USAGE DES SUPERCONDENSATEURS
Les supercondensateurs sont utilisés dans :
L’électronique embarquée (flash d’appareils photo, systèmes photovoltaïques)
Les véhicules électrique (variateur de vitesse, systèmes start and stop, récupération d’énergie de freinage dans des courses automobiles). Des utilisations massives sont également pressenties pour les transports en commun (bus, tramway)
Contrôle des pales des éoliennes et système tampon pour réguler la production des énergies renouvelables.
Les vélos Pi-Pop bien entendu !
Dans le vélo Pi-Pop, un alternateur au niveau du moteur/régénérateur permet de recharger les supercondensateurs (en pédalant ; dans une descente ; en freinant). Par la suite lorsque le vélo assiste l’utilisateur dans une montée, les supercondensateurs se déchargent.