Batterie VS Supercondensateur

Batterie VS Supercondensateur
Batterie VS
Supercondensateur

La batterie comme le supercondensateur sont des dispositifs de stockage de l'électricité. La batterie est largement plus utilisée grâce à sa capacité à stocker plus d'énergie pour un poids et un volume donné : elle possède une meilleure densité d'énergie. Le supercondensateur en revanche peut se recharger et se décharger très rapidement (ou très lentement si on a pas besoin de puissance) : il possède une très forte densité de puissance.

Mais les différences entre ces deux systèmes ne s'arrêtent pas là. L'évolution de ces caractéristiques avec les améliorations technologiques et la baisse des prix font que les supercondensateurs sont de plus en plus utilisés et le seront encore davantage à l'avenir.

Il existe des différences importantes entre les technologies de batteries et de supercondensateurs. Il y a d'un coté les batteries Plomb-Acide, Ni-MH, LMP, Li-Po, Li-ion, etc. De l'autre côté, il y a des supercondensateurs à électrolyte organique, à électrolyte aqueux, avec liquide ionique, des supercondensateurs hybrides, des pseudo-supercondensateurs... (cf. notre grand dossier sur les supercondensateurs)

Pour simplifier les choses, voici un tableau comparatif entre la batterie phare aujourd'hui : la Lithium-ion qui offre une très bonne densité d'énergie, et les supercondensateurs les plus utilisés aujourd'hui.

Caractéristique Batterie Li-ion Supercondensateur
Energie massique (Wh/kg) 100 - 265 4 - 10
Energie volumique (Wh/L) 220 - 400 4 - 14
Puissance en pointe (W/kg) 1500 3000 - 40 000
Tension d'une cellule (V) 3,6 2,7 - 3
ESR (mΩ) 500 40 - 300
Efficacité (%) 75 - 90 98
Cyclabilité (nb recharges) 500 - 1000 500 000 - 20 000 000
Durée de vie 5 - 10 ans 10 - 15 ans
Auto-décharge (% par mois) 2 40 - 50 (décroissant)
Température de charge 0 à 45°C -40 à 65°C
Température de décharge -20 à 60°C -40 à 65°C
Pb de décharge profonde oui aucun
Pb de surcharge oui aucun
Risque d'emballement thermique oui aucun
Risque d'explosion oui aucun (1)
Charge 1 cellule complexe simple
Charge cellules en série complexe complexe
Tension en décharge stable décroissante (2)
Coût du kWh 200 - 1000 € 10 000 €

(1) Avec un système de charge conforme et une température d'exposition comprise dans la plage de fonctionnement (souvent de -40 à 65°C), il n'y a aucun risque qu'un supercondensateur explose ou prenne feu, contrairement à une batterie Lithium-ion.

(2) Lors d'une charge à tension constante, la tension d'un supercondensateur croît progressivement, mais la charge est plus efficace à courant constant et la tension croît alors en ligne droite. Lors de la décharge, la tension d'un supercondensateur décroît continuellement. Pour exploiter au mieux l'énergie d'un supercondensateur, on utilise un convertisseur de tension pour obtenir une tension stable.

Lors d'une charge rapide, il y a beaucoup moins de perte d'énergie par chaleur avec un supercondensateur ayant une faible résistance série (ESR) qu'avec une batterie Li-ion. La plus grande efficacité des supercondensateurs et leur grande cyclabilité en font un système idéal pour la récupération d'énergie du freinage et pour le biberonnage des bus électriques.

Voici quelques exemples d'utilisation des supercondensateurs :

bus supercondensateur pvi
Watt System : bus électrique à supercondensateur
bateau supercondensateur
Bateau électrique à supercondensateur
Voiture de sport hybride à supercondensateur BMW
Voiture de sport hybride à supercondensateur BMW
komatsu supercondensateur
Pelle hybride Komatsu avec supercondensateur
Métro supercondensateur
Métro avec récupération d'énergie
bluetram supercondensateur
Bluetram : Tramway à supercondensateur

Batterie et supercondensateur : concurrents ou complémentaires ?

Il ne faut pas forcément opposer batterie et supercondensateur. Pour bien des applications, ces deux systèmes de stockages permettent d'obtenir une solution plus efficiente lorsqu'ils sont utilisés conjointement.

En effet, la batterie peut être utilisée pour stocker une grande quantité d'électricité tandis que le supercondensateur, positionné en système d'énergie tampon, répond aux pics de puissance. On évite ainsi les sollicitations trop violentes sur la batterie qui altèrent sa durée de vie, tout en gagnant en puissance.

Ainsi, les voitures d'Autolib (les Bluecars) utilisent des supercondensateurs associés à des batteries Lithium Métal Polymère de faible puissance, mais à la durée de vie plus élevée que les batteries Li-ion. Un choix très pertinent pour des voitures très sollicitées.

La grande cyclabilité des supercondensateurs permet aussi de lisser efficacement la production électrique des parcs photovoltaïques et éoliens pour une meilleur intégration au réseau électrique (cf. Premier stockage d'électricité d'un mégawatt par supercondensateur pour un parc éolien en Chine).

Avec le déploiement de plus en plus massif du photovoltaïque qui devient rentable sans subvention dans de plus en plus d'endroits de part le monde, les solutions de stockage de l'électricité vont s'améliorer et être de plus en plus utilisés. Déjà, de grands opérateurs testent avec succès l'utilisation de grandes batteries associés à des supercondensateurs pour stocker efficacement l'électricité issue des parcs photovoltaïques.

L'utilisation de plus en plus massive des batteries et des supercondensateurs dans les véhicules électriques et pour le stockage des énergies renouvelables va faire chuter le prix de ces dispositifs de stockage de l'électricité pour notre plus grand bonheur et celui de la planète qui en a bien besoin...

Différence technique et technologique

Pour une explication technique de la différence entre une batterie et un supercondensateur, voir l'article Non, un supercondensateur n'est pas un condensateur. Cet article explique de façon détaillée et schémas à l'appui, qu'un supercondensateur est un dispositif qui a une architecture technologique se situant entre celle d'un condensateur et celle d'une batterie.

Supercondensateur.com a désormais sa version anglaise : SupercapTech.com

5 commentaires

serge Morin 17 janvier 2017 à 20:16

est ce que ce système fonctionne dans le cas ou une batterie est complètement à plat??

ydé 23 janvier 2017 à 15:38

tout d'abord très bon site et bonne initiative pour faire connaitre ces composants qui ont des avantage indéniable sur les batterie, mais par contre leur démocratisation est toujours aussi anecdotique, les prix ont un peu baissé mais les constructeur on peut de nouveauté, et plus beaucoup de réference (model hybride introuvable par exemple), le soufflé serait t-il entrain de retomber?

Christian R 24 mai 2017 à 08:07

Bonjour. Donc, on peut associer une batterie 12V avec les supercondensateurs sans problème dans une voiture. Mais est-ce qu'on a besoin d'autres dispositifs pour leur association ou il suffit de les mettre en parallèle? Si vous avez des schémas pour l'installation ou les éléments nécessaires. Merci beaucoup de votre aide.

supercondensateur 24 mai 2017 à 23:22

Bonjour Christian,
L'association d'une batterie 12V avec des supercondensateurs (car un seul supercondensateur fonctionne avec une tension très inférieure à 12V) ne s'improvise pas. Il est préférable d'attendre des produits professionnels et reconnus prévus pour votre cas d'utilisation.
En attendant, voici quelques projets avec supercondensateurs utilisés pour le démarrage de véhicule :
http://www.supercondensateur.com/projets-divers-a-base-de-supercondensateurs#StartCar
PS : attention à certains produits Made In China pas toujours très fiables

Jack Yeste-Sert 25 juillet 2017 à 09:43

Une avancée prometteuse des supercondensateurs agencés sur des fils conducteurs https://www.engadget.com/2016/11/22/super-capacitor-battery-30000-cycles/

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