Pour emmagasiner l'énergie électrique dissipée par la foudre, la seule alternative possible de nos jours sont les accumulateurs électriques. Il en existe plusieurs types mais tous ne peuvent pas convenir à ce que nous voulons.
Toutes technologies confondues, la caractéristique principale d'un accumulateur, c'est la capacité. La capacité d'un accu c'est la quantité d'énergie qu'il est à même d'emmagasiner, et donc celle qu'il est capable de restituer. Cette capacité s'exprime en Ampères-heures, symbole Ah. Un accumulateur de 2Ah est capable de restituer 2A pendant 1h ou 1A pendant 2h ou 0,5A pendant 4h etc. Un sous multiple couramment utilisé le milliampère-heure (symbole mAh). La capacité se confond significativement avec l'autonomie de l'accu. En fait l'unité légale pour la quantité d'électricité (le vrai nom de la capacité) c'est le Coulomb. 1 Ah = 3600 C Cette capacité varie en fonction des technologies, de quelques dizaines de mAh pour des accus bouton Ni-Cd à plus de 4000Ah pour des batteries au plomb. Il faut savoir que la capacité restituée par un accu n'est pas constante, même à charge égale. La capacité restituée dépend des conditions de décharge. Plus il fera froid et plus vous demanderez un courant important, plus la capacité de l'accu sera faible, et inversement. Pour une même technologie la capacité d'un élément est proportionnelle à son volume. Par contre pour deux technologies différentes, à même capacité, les volumes ne sont pas du tout les mêmes. Ce rapport capacité / volume poids est caractérisé par la densité d'énergie exprimée en Wh/kg aussi appelé facteur de mérite.
Voici un tableau comparant à ce jour les technologies disponibles :
Tableau comparatif de valeurs indicatives entre les technologies constatées fin 2003 | ||||||
Caractéristiques | Plomb Acide | Nickel Cadmium | Nickel Métal Hydride | Lithium Ion | Lithium Ion Polymère | Alcalines rechargeables |
Symboles utilisés (1) | Pb, SLA | Ni-Cd | Ni-MH | Li-ion | Li-po | - |
Densité d'énergie gravimétrique | 30-50 Wh/kg | 45-80 Wh/kg | 60-120 Wh/kg | 110-160 Wh/kg | 100-130 Wh/kg | 80 Wh/kg |
Cycles de vie Charge / décharge |
200 à 300 | 1500 | 300 à 500 | 500 à 1000 ou 2 ans |
200 à 300 | 10 à 50 |
Auto décharge par mois | 5 % | 20 % | 30 % | 10 % | 10 % | 0,3 % |
Tension nominale d'un élément | 2 V | 1,2 V | 1,2 V | 3,6 V | 3,7 V | 1,5 V |
Capacité nominale maximale (2) | 4000 Ah | 1500 Ah | 18 Ah | 4,5Ah | 1,6 Ah | - |
Résistance interne | 0,3 à 100 mΩ | 100 à 200 mΩ | 200 à 300 mΩ | 150 à 250 mΩ | 200 à 300 mΩ | 200 à 2000 mΩ |
Stockage long | Chargé | Déchargé | Chargé | Chargé à 40% | Chargé à 40% | Chargé |
Gamme de température | -20°C à 60°C | -40°C à 60°C | -20°C à 60°C | -20°C à 60°C | 0°C à 60°C | 0°C à 65°C |
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Principe de charge | Tension constante | Courant constant | Courant constant | Tension constante | Tension constante | - |
Courant de charge(3) | C/4 | 2 C (4) | 2 C (5) | 1 C | 1C | C/3 |
Charge typique | 2,6V 20 h | C/10 - 14h | C/4 - 5h | 4,2V - 3h | 4,2V - 3h | 1,65V 4h |
Critère de fin de charge | Ic < C/100 | -dV/dt | -dV/dt | Ic < 0,03 C | Ic < 0,03 C | - |
Courant maximum en décharge | 5 C | 20 C | 5 C | > 2 C | > 2 C | C/2 |
Courant de décharge nominal | C/5 | 1 C | C/2 | < 1C | < 1C | C/5 |
Tolérance à la surcharge | Oui | Moyenne | Très faible | Nulle | Très faible | Moyenne |
Sensible à l'effet mémoire | Non | Oui | Oui | Non | Non | Non |
Coût moyen typique | 25 | 50 | 60 | 100 | 100 | 5 |
Année de commercialisation | 1850 1970 (SLA) |
1950 | 1990 | 1991 | 1999 | 1992 |
(1) Symbole chimique ou abréviation ou sigle. (2) Capacité maximale constatée au moins une fois. Mais la technologie évoluant rapidement le maximum absolu est certainement supérieur à ces valeurs. (3) taux de charge exprimé par rapport à la capacité nominale de l'accumulateur. (4) 1C en standard mais certains modèles supportent 2C, et d'autre C/10 uniquement. (5) Uniquement valable pour certains éléments spécifiques, sinon c'est 1C. |
En regardant les différentes caractéristiques des accumulateurs on remarque que c'est celui utilisant la technologie plomb acide qui convient le mieux pour receptionner et emmagasiner l'électricité dégagée par la foudre. En effet, il a la plus grande capacité nominale avec 400Ah, une tension constante, la plus grande autonomie (20 heures) et il tolère une surcharge. Il a tout de même des inconvénients avec un courant de charge faible, son ancienneté et il aurait tendance à polluer l'environnement si il était jeté. Finalement, il n'existe pas de nos jours un accumulateur qui serait capable d'emmagasiner l'électricité libérée par un coup de foudre, cependant on peut se baser sur les systèmes actuels et les adapter pour pouvoir emmagasiner cette électricité.