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  • Lexique de la batterie pour débutants

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Courant (A) : flux de charges électriques qui circulent à travers un conducteur. Pour situer, un courant de 1 ampère correspond au passage de 6 milliards de milliards d’électrons par seconde. Le courant électrique peut être vu comme l’analogue du débit dans un tuyau. Le courant nominal d’une batterie correspond au courant maximum qu’elle peut fournir en continu.
C’est André-Marie Ampère, l’inventeur de l’électro-aimant, qui a donné son nom à cette unité.

Tension (V) : mesure de la différence de potentiel électrique entre deux points d’un circuit, par exemple entre les deux bornes d’une batterie.
La tension se mesure en volt et peut être vue comme l’analogue de la pression dans un tuyau : plus elle est élevée, plus le courant électrique a envie de circuler.
C’est à Alessandro Volta, physicien italien et inventeur de la pile électrique, que l’on doit ce nom.
La tension nominale d’une batterie correspond à la tension moyenne au cours d’une décharge.

Puissance (W) : flux d’énergie instantané, c’est le produit de la tension et du courant. Une batterie de 12 volts sur laquelle un courant de 3 ampères est prélevé fournit une puissance 36 watts. La puissance nominale d’une batterie correspond au produit de la tension nominale et du courant nominal.
En électricité, puissance = tension x intensité. Si l’on prend l’image d’un tuyau d’eau, la puissance électrique serait équivalente à la pression dans le tuyau quand le robinet est fermé (tension) multiplié par le débit d’eau quand le robinet est ouvert (intensité).

Capacité (Ah) : indication de la charge électrique qu’une batterie peut accumuler. Une batterie de 100 ampères-heure peut fournir par exemple 100 ampères pendant une heure, ce qui revient au même que 50 ampères pendant 2 heures, 25 ampères pendant 4 heures, etc. Cette même batterie pourrait aussi avoir un courant nominal limité à 60 ampères, dans ce cas, il ne serait pas possible de réaliser une décharge rapide à 100 ampères.

Energie (Wh) : elle permet de réaliser des actions sur l’environnement. L’énergie peut modifier la vitesse des objets, changer une température, etc. L’énergie peut être convertie en de nombreuses formes différentes mais la quantité totale se conserve bien qu’elle finisse toujours sous la forme de chaleur. L’énergie c’est la puissance fois le temps. Un appareil de 250 W alimenté pendant 4 heures correspond à une énergie consommée de 1000 Wh, on peut aussi écrire 1 kWh. Par ailleurs, en multipliant la capacité d’une batterie par sa tension nominale, on retrouve l’énergie accumulable exprimée en Wh. Une batterie 100 Ah de 12 volts accumule 1200 Wh soit 1,2 kWh.

C-rate : ratio entre le courant et la capacité d’une batterie. Il peut être utilisé pour la charge et la décharge. Une batterie de 10 Ah qui fournit un courant de 20 ampères subit une décharge dite à « 2C » (le courant vaut 2 fois la valeur de sa capacité). Une batterie de 10 Ah en charge avec un courant de 5 ampères subit une charge à « 0,5C ». Le C-rate permet de comparer des vitesses de charge et de décharge entre des batteries de capacité différentes. En effet, une charge ou décharge à « 1C » prend toujours une heure, une charge ou décharge à « 0,2C » prend toujours 5 heures, etc. Le C-rate que peut tolérer une batterie est intrinsèque à une technologie et n’est donc pas directement corrélé avec la capacité.

SOC (%) : de l’anglais State Of Charge (état de charge). Il s’agit d’une indication en pourcentage de l’énergie restante dans une batterie. Une batterie de 100 Wh avec un SOC de 70% peut encore délivrer 70 Wh d’énergie. Le SOC exprime parfois simplement le ratio de la capacité restante (et non de l’énergie restante), cela majore un peu le SOC car la tension d’une batterie diminue légèrement quand le SOC diminue.

DOD (%) : de l’anglais Depth Of Discharge (profondeur de décharge). Il s’agit d’une indication en pourcentage de l’énergie consommée sur une batterie. Une batterie de 100 Wh avec un DOD de 80% peut encore délivrer 20 Wh d’énergie. Le DOD exprime parfois simplement le ratio de la capacité utilisée (et non de l’énergie utilisée), cela minore un peu le DOD car la tension d’une batterie diminue légèrement quand le DOD augmente. C’est l’opposé du SOC.

SOH (%) : de l’anglais State Of Health (état de santé). Il s’agit d’une indication en pourcentage de l’énergie qu’une batterie peut accumuler par rapport à ce qu’elle pouvait accumuler en sortie d’usine. Une batterie donnée pour 100 Wh avec un SOH de 80% ne peut accumuler plus que 80 Wh. Le SOH d’une batterie diminue avec le temps.

BMS : de l’anglais Battery Management System (système de gestion de la batterie). Il s’agit d’un circuit électronique qui permet de sécuriser et fiabiliser une batterie. Un BMS protège une batterie contre les courants trop élevés en charge et en décharge, il protège aussi contre les surcharges et les décharges profondes. Un BMS peut également protéger la batterie lors d’un emballement thermique ou plus généralement lors de conditions climatiques extrêmes. Le BMS peut aussi être amené à équilibrer les différentes séries de cellules qui forment une batterie. Certain BMS sont de véritables objets connectés et leurs applications sont sans limites.

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Le kilowatt (kW), soit 1 000 watts, est généralement utilisé pour décrire la puissance électrique des moteurs, électriques ou thermiques.

Le mégawatt (MW), soit un million de watts, désigne des unités de production électrique. Une éolienne déploie une puissance d’environ 1 MW, tandis qu’un réacteur nucléaire en France atteint en général une puissance comprise entre 900 MW et 1 450 MW. Soit 1,45 GW (gigawatts).

Quand il s’agit de mesurer la consommation d’électricité des habitations, on parle dans ce cas de watts-heure ou plus couramment de kWh (kilowatts-heure).

Courant alternatif: Courant dont le sens et l’intensité instantanée varient de façon périodique et dont l’intensité moyenne est nulle.

Courant continu: Courant se propageant toujours dans le même sens.

Énergie: faculté que possède un système de corps pour fournir du travail mécanique ou son équivalent. L’unité de mesure est le Joule (J) ou le kWh.

Kilowattheure (kWh): unité de mesure de travail et d’énergie. Un kilowattheure (1 kWh) correspond à la consommation d’un appareil électrique de 1000 W fonctionnant pendant une heure. Principaux multiples : le mégawattheure (1 MWh = 1000 kWh), le térawattheure (1 TWh = 1 milliard de kWh).

Courbe de charge: Courbe présentant la puissance consommée selon une échelle de temps.

Coupe-circuit: Appareil qui sert à interrompre les courants de défaut par la fusion de son élément fusible, mais aussi les courants de charge normale, à l’aide d’un dispositif approprié.

Générateur: appareil qui transforme une énergie quelconque (thermique, mécanique, etc.) en énergie électrique.

Puissance installée: potentielle d’énergie que l’on a à un moment donné.

Watt crête (Wc): unité de puissance correspondant à la puissance d’un panneau photovoltaïque. La puissance crête est celle qui est délivrée par le panneau au point de puissance maximum et pour une irradiation solaire de 1000 W/m2 avec une cellule à 25°

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Pour résumer

kW = 1 000 Watts
MW = 1 000 kW = 1 000 000 Watts
GW = 1 000 MW = 1 000 000 kW = 1 000 000 000 Watts

Puissance unitaire des éoliennes comparée à celle d’autres moyens de production

- Une éolienne : de quelques kW à 7,5 MW ; la plupart des aérogénérateurs installées aujourd’hui en France ont une puissance de 1 à 3 MW. En général, elles sont rassemblées en fermes éoliennes de 6 à 300 MW.
- Une centrale thermique à flamme : 120 à 790 MW (en France : centrale DK6 de Engie à Dunkerque) ;
- Une centrale solaire photovoltaïque : de quelques centaines de watts à 500 MW
- Une centrale solaire thermodynamique : de 2 à 350 MW
- Une centrale hydro-électrique : de quelques kW à plus de 10 000 MW (barrage des Trois-Gorges en Chine).
- Un réacteur nucléaire : de l’ordre de 900 à 1 500 MW et 1 650 MW pour l’EPR en construction à Flamanville.

Concernant les batteries ce ne sont pas des unités de production d’énergie mais de stockage de cette dernière; on va donc plutôt regarder la quantité d’énergie stockable (Wh, kWh, MWh)

Tesla tire le premier : record du monde fin 2017

Construite en moins de 100 jours, selon le pari lancé par Elon Musk, PDG créateur de Tesla, une batterie de 129 MWh a été raccordée en 2017 au réseau électrique d’Australie Méridionale.
Disposant d’une puissance de 100MW, elle vient soutenir un parc éolien à proximité, construit par Neoen, le leader français des énergies renouvelables.

L’électrochimie lithium; une technologie mature, qui domine aujourd’hui le stockage d’électricité

Ces projets se comprennent dans un contexte mondial où les unités de stockage par batteries Lithium-Ion se multiplient, dans un gigantisme assumé. Mais ce gigantisme est nécessaire à la réalisation de la transition énergétique.

Les besoins en stockage sont en effet considérables, au niveau mondial, pour augmenter la part d’énergies renouvelables intermittentes (éolien et solaire) dans le mix énergétique. Et comme les batteries Lithium-Ion sont, avec les stations de pompage-turbinage type STEP, la solution de stockage de l’électricité la plus mature, les projets les intégrant sont logiquement en augmentation exponentielle.

2 years later

Si cela vous intéresse, voici des changements, qui de mon point de vue, pourraient améliorer votre article:

Mettre charges électriques avant courant :

Charges électriques : Les phénomènes électriques proviennent des déplacements de charges électriques. Par exemple, dans un fils métallique, ces charges sont portées par les électrons en mouvement comme le montre l’animation ci-dessus. Par convention, ces charges électriques sont données en Coulomb et non en nombre d’électrons.

Courant (A) : flux de charges électriques qui circulent à travers un conducteur. Il s’agit donc de Coulomb par seconde. Par définition, un courant de 1 ampère correspond à 1 C par seconde, soit au passage d’environ 6 milliards de milliards d’électrons par seconde. Le courant électrique peut être vu comme l’analogue du débit dans un tuyau. Le courant nominal d’une batterie correspond au courant maximum qu’elle peut fournir en continu.
C’est André-Marie Ampère, l’inventeur de l’électro-aimant, qui a donné son nom à cette unité.

La tension se mesure en volt et peut être vue comme l’analogue de la différence de pression prise entre deux endroits d’un tuyau : plus cette différence est élevée, plus le courant électrique a envie de circuler entre ces deux endroits. Pour qu’un courant puisse avoir lieu entre deux points d’un circuit, il faut qu’il y ait une tension entre ces deux points. Pas de tension entraine forcément pas de courant.

Idem dans Puissance : Puissance (W) : De façon générale, la puissance représente la quantité de travail réalisée par unité de temps. Par exemple, un même travail (en Joules) réalisé en deux fois moins de temps nécessite une puissance de fois plus grande. C’est donc un flux d’énergie (Joules par seconde). En électricité, cela correspond au produit de la tension et du courant. Une batterie de 12 volts sur laquelle un courant de 3 ampères est prélevé fournit une puissance 36 watts. La puissance nominale d’une batterie correspond au produit de la tension nominale et du courant nominal. En électricité, puissance = tension x intensité. Si l’on prend l’image d’un tuyau d’eau, par exemple, la puissance instantanée électrique donnée par une batterie serait équivalente à la différence de pression dans le tuyau entre les bornes de la batterie multipliée par le débit d’eau.

Capacité (Ah) : indication de la charge électrique qu’une batterie peut accumuler. 1 Ah correspond aux charges électriques qui passent pour un courant de 1A pendant 1 heure. Comme 1A correspond à 1 Coulomb par seconde, 1Ah = 3600 Coulomb. Concrètement, une batterie de 100 ampères-heure peut fournir par exemple 100 ampères pendant une heure, ce qui revient au même que 50 ampères pendant 2 heures, 25 ampères pendant 4 heures, etc. Cette même batterie pourrait aussi avoir un courant nominal limité à 60 ampères, dans ce cas, il ne serait pas possible de réaliser une décharge rapide à 100 ampères.

DOD (%) : de l’anglais Depth Of Discharge (profondeur de décharge). Il s’agit d’une indication en pourcentage de l’énergie consommée sur une batterie. Une batterie de 100 Wh avec un DOD de 80% peut encore délivrer 20 Wh d’énergie. Le DOD exprime parfois simplement le ratio de la capacité utilisée (et non de l’énergie utilisée), cela minore un peu le DOD car la tension d’une batterie diminue légèrement quand le DOD augmente. C’est le complémentaire du SOC. Quand l’un vaut 13% l’autre vaut 87% par exemple.

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