mardi 26 février 2013

Technologie des batteries au plomb



Pendant cette période de froid hivernal les batteries des voitures et des engins de chantier sont mises à rude épreuve. Il convient donc de mieux connaître la technologie des batteries au plomb pendant cette période où il arrive qu'elles nous fasse défaut.









La réaction chimique de base utilisée pour tous les types de batterie au plomb est identique, il est cependant important d'identifier la technologie de la batterie et la qualité de construction qui influent sur les performances de nos batteries.

Les grandes différences portent sur:

La nature de l'électrolyte (liquide AGM ou gélifié)
La géométrie des électrodes (plaques fines, épaisses ou tubulaires)
Les matériaux des électrodes

Pour les batteries de qualité, on trouvera en général une documentation détaillée sur les performances (nombre de cycles, intensité maximale de charge, CCA...).

Le lien entre les différentes dénominations commerciales et les technologies utilisées sera étudié dans la partie Marine, servitude, traction ou démarrage.

La Nature de l'électrolyte (liquide, AGM ou gélifié)


L'électrolyte est un mélange d'eau et d'acide sulfurique participant à la réaction électrochimique, la nature de l'électrolyte a un effet important sur les performances des batteries.
L'électrolyte peut prendre trois formes différentes:
électrolyte liquide

Les batteries à électrolyte liquide 


Elles ont été les premières disponibles. Ce sont celles qui sont utilisées largement comme batteries de démarrage pour les voitures (à noter qu'avec l'augmentation de la consommation électrique sur les voitures, les batteries AGM commencent à faire leur apparition) et elles sont bien adaptées à cet usage.

Certains modèles sont conçus pour un usage en batterie de servitude, toutefois:
Le fait que les électrodes soient suspendues dans l'électrolyte liquide oblige à les dimensionner largement  pour  augmenter la résistance mécanique afin de résister aux fortes décharges (cas des batteries de servitude). La surface de contact avec l'électrolyte par quantité de matière réactive est alors réduite, par conséquent, l'intensité maximale disponible et celle recevable pendant les cycles de charge sont plus faibles si on  compare à une batterie AGM/gel de même capacité.
Certains additifs utilisés pour augmenter la résistance des électrodes (antimoine) augmentent la génération d'hydrogène sur la plaque négative. De plus, le fait que l'électrolyte soit liquide ne permet pas une recombinaison naturelle des gaz (O2 et H2) et conduit donc à des dégagements gazeux. C'est une des raisons pour lesquelles ce type de batterie est de moins en moins utilisé pour les systèmes de secours.
Le fait que l'électrolyte soit liquide conduit à des différences de densité (stratification) qui nécessitent d'appliquer des cycles d'égalisation après des décharges profondes. Ceci entraîne des dégagements gazeux qui assèchent la batteries. Pour cette raison, des batteries liquide utilisées pour la servitude doivent forcément être entretenues et permettre l'ajout d'eau.

électrolyte type AGM (Absorbe Glass Mat)


L'électrolyte est également liquide mais celui ci est contenu dans des buvard en fibre de verre qui permettent de comprimer les plaques entre elles. Elles ont été inventées dans les années 50 et commencent à prendre une place  importante dans les systèmes autonomes depuis une dizaine d'années. Pour une même capacité, elles permettent d'obtenir des intensités maximales (CCA) identiques ou supérieures à celles des batteries de démarrage classiques (la raison en est que les ions circulent mieux dans ce type d'électrolyte).

En batterie de servitude, elles présentent les avantages suivants:
Le fait que les électrodes soient comprimées permet d'assurer une résistance mécanique naturelle des plaques:
 Il n'y a plus besoin de surdimensionner les électrodes. Pour une même capacité, l'intensité de charge et de décharge est plus importante que pour une batterie de servitude liquide. La durée du cycle de charge est globalement réduite.
Il y a moins besoin de rajouter d'additifs au plomb pour assurer une meilleure résistance des électrodes. Ceci permet de réduire le phénomène de corrosion (électrode plus pure) et la génération de gaz.
L'électrolyte assure une recombinaison naturelle des gaz O2 et H2. Les dégagements d'hydrogène sont donc limités.
Meilleure homogénéité de l'électrolyte: Les phases d'égalisation qui génèrent des dégagements gazeux ne sont plus nécessaires.
D'autre part, il y a une meilleure circulation des ions dans l'électrolyte et par conséquent une intensité disponible plus importante.
Pour limiter encore plus les dégagements gazeux,  ce type de batterie peut être annoncé avec une chambre à recombinaison

Batteries à électrolyte gélifié


De la silice est rajoutée à l'électrolyte, créant ainsi un mélange gélifié. Elles offrent un niveau de performance en cyclage souvent supérieur aux batteries AGM et présentent en plus l'avantage d'éviter tout risque d'écoulement, même lorsqu'elles sont cassées. Les électrons se déplaçant moins bien dans l'électrolyte gélifié, l'intensité maximale disponible pour une même capacité est légèrement plus basse. Par contre, même si cela n'est pas recommandé, elles peuvent être laissées déchargées sans que cela ne nuise à leurs performances ultérieures (la sulfatation apparait moins rapidement sur les batteries à électrolyte gélifié).

La Géométrie des électrodes (plaques fines, épaisses ou tubulaires)


La géométrie des électrodes a un effet direct sur la quantité d'énergie accumulable et restituable  et sur les intensités maximales qui peuvent être délivrées.

Le premier point concerne la surface en contact avec l'électrolyte, plus elle est importante, plus la batterie pourra délivrer une grande intensité. D'autre part l'augmentation du volume des électrodes (matière réactive) permettra de stocker plus d'énergie (la réaction électrochimique sera plus longue).

Géométrie des électrodes


Type d'utilisation :
Plaques planes fines 2,5 mm Démarrage
Plaques épaisses 5 mm Démarrage et servitude
Plaques tubulaires Démarrage et servitude

Plaques planes (électrodes): elles sont constituées de dioxyde de plomb  supportées par une grille assurant la tenue mécanique et servant de collecteur de charge. Il existe deux familles de plaques planes, les plaques minces (2,5 mm) et les plaques épaisses (5mm).
Les plaques minces sont positionnées proches les unes des autres afin d'augmenter au maximum la surface de contact avec l'électrolyte pour disposer du maximum d'intensité pour le démarrage. La faible épaisseur a pour conséquence de limiter les volumes de matière réactive et la résistance (particulièrement lorsque l'électrolyte est liquide) et donc de limiter la  quantité d'énergie stockable.Ce type de batterie est adapté pour le démarrage où l'intensité nécessaire est importante mais la quantité d'énergie utilisée faible.
Les plaques épaisses permettent d'augmenter la quantité de matière réactive donc d'augmenter la quantité d'énergie stockable.  Elles sont donc utilisables pour la servitude (grande quantité d'énergie disponible) mais également  pour le démarrage si les surfaces en contact sont suffisament importantes (souvent le cas pour les batteries AGM).
Plaques tubulaires: Elles permettent le stockage de capacités importantes et peuvent être utilisées comme batteries de traction car elles sont en mesure de fournir de fortes intensités sur de longues durées.

Les Matériaux des électrodes


Le matériau de base des électrodes est le plomb qui intervient dans la réaction chimique de charge / décharge. Le plomb n'a pas une résistance mécanique très élevée, par conséquent pour renforcer les électrodes un autre matériau est ajouté au plomb. Il est à noter que le fait d'utiliser un alliage est d'autant plus nécessaire sur les batteries liquides où la résistance mécanique n'est pas assurée par compression (cas des batteries AGM et gel).
Différents alliages sont disponibles:
     - plomb antimoine (pbsb) :  cet alliage est encore utilisé car le coût de mise en oeuvre est moindre  que celui de l'alliage plomb calcium, son principal inconvénient est de favoriser la génération d'hydrogène à l'électrode négative lors de la recharge. Les batteries utilisant cet alliage sont conçues pour le démarrage.
    - plomb calcium (pbca) : ce type d'alliage est bien adapté pour l'utilisation en décharge profonde sur les batteries à électrolyte liquide, toutefois la présence d'étain  améliore considérablement le nombre de cycles de charge décharge.
    - plomb calcium étain (pbcasn) : il s'agit de l'alliage le mieux adapté pour une utilisation en servitude.


Type d'utilisation Marine, servitude, traction  ou démarrage


A chaque aspect technologique décrit dans les paragraphes précédents correspond une utilisation, ce paragraphe a pour but de faire le lien entre les désignations commerciales et les technologies.

Batterie de démarrage:


Ce type de batterie privilégie le rapport intensité maximale disponible par rapport au volume. Une batterie de démarrage comme celles vendues pour les voitures est conçue pour délivrer un courant important pendant un court instant (Le CCA est calculé pendant une durée de 30s, durée considérée comme maximale pour démarrer un moteur). Lorsqu'il s'agit d'une batterie à électrolyte liquide, elle ne peut pas être déchargée de plus de 20% au risque de déformer les plaques minces de façon irréversible.
Il faut aussi noter que bien souvent les batteries de servitude en place sur les bateaux peuvent être utilisées pour le démarrage du moteur. Pour le vérifier, il suffit de comparer l'intensité maximale que peut fournir la batterie (CCA) à celle nécessaire pour le démarreur. Ceci est particulièrement vrai pour les batteries AGM et Gel qui permettent d'atteindre des courants de décharge plus élevés que les batteries de servitude pour une même capacité.

Batterie de servitude(ou service):


Une batterie de servitude est conçue pour une utilisation en décharge profonde (80%) et un nombre de cycles de charge décharge important (jusque 1200 cycles pour une batterie de qualité en fonction de la profondeur de décharge).
Ce sont les batteries à électrolyte AGM ou gélifié qui sont le mieux adaptées même si certaine batteries liquides répondent  à ce besoin. Leur capacité étant en général importante, elles peuvent aussi être utilisée pour démarrer le moteur.

Batterie de traction:

C'est une batterie capable de délivrer de fortes intensités pendant une longue durée. Elle est utilisée par exemple pour des chariots élevateurs. Les batteries AGM et gel  répondent à ce besoin, des batteries liquides à entretien (possibilité de rajouter de l'eau) sont aussi conçues pour cet usage.

Batterie marine:


Une batterie marine est conçue pour prendre en compte toutes les contraintes de la navigation. C'est une batterie de servitude qui peut être aussi utilisée pour le démarrage (même si pour des raisons de sécurité, il est préférable de dédier une batterie au démarrage). Une batterie marine doit de plus être étanche et avoir un niveau d'électrolyte  suffisant pour que les électrodes soient toujours immergées, ceci quelle que soit la gite du bateau. Elle doit de plus avoir une bonne résistance mécanique et être conçue pour limiter les dégagements gazeux pour des raisons de sécurité et de longévité.
Lorsque l'on achète une batterie dite marine, il faut absolument en vérifier la technologie et s'assurer qu'elle répond au besoin (pas d'écoulement, peu de dégagement gazeux, et enfin étudier les performances). Les batteries à électrolyte gélifié (AGM ou gel) sont à notre avis par leur technologie les mieux adaptées à une utilisation marine. Une batterie de qualité doit être fournie avec une notice permettant d'avoir une bonne visibilité sur ses performances (nombre de cycles, intensité maximale...).

mercredi 6 février 2013

Fin des lampes à incandescence : température et indice de rendu des couleurs


Température et indice de rendu des couleurs


Avec les nouvelles ampoules, outre la puissance, il faut également choisir la température de couleur et l’indice de rendu de couleur (IRC). Ces termes qualifient plus simplement la teinte de la lumière et la qualité de la source lumineuse.

Pour définir la température de couleur, on compare la couleur de la lumière de l’ampoule, à celle d’un corps noir chauffé à une température précise, en kelvins. A 2.000 kelvins, le corps noir prend une teinte rouge orangée ; à 8.000 K, il devient bleu.

Une lampe ayant une température de couleur de 2 à 3.000 K offre une lumière proche de celle du soleil du soir, c’est-à-dire une lumière chaude. A 6 ou 7.000 K, la lumière est plus semblable à celle du soleil à son zénith, c’est-à-dire une lumière froide. Les ambiances obtenues seront donc totalement différentes.

L’indice de rendu de couleur, quant à lui, représente le respect des couleurs par rapport à une lumière naturelle, en pourcentage. Les deux valeurs sont réunies dans un code, inscrit sur les lampes.

Exemple : Une lampe fluocompacte a le code 840. Le chiffre 8 correspond à son IRC, est compris entre 80 et 89%. Le nombre 40 correspond à sa température de couleur, qui s’élève à 4.000 K.
La lampe rend donc très correctement les couleurs, avec une lumière plutôt vive.


Si la plupart des lampes présentent le code 827 (IRC à 80% et température à 2.700 K), certaines offrent des lumières plus vives (865 donc une température de 6.500 K), d’autres rendent mieux les couleurs (930, donc une IRC entre 90 et 99%).

Pour un éclairage dans des bureaux ou bien dans un intérieur de maison il faut privilégier un indice de rendu des couleurs le plus proche de 100%. L'IRC ne devra donc pas être inférieur à 90%.

Fin des lampes à incandescence : Des watts aux lumens


Des Watts aux Lumens

La plupart des produits ne présentent plus d’indication de puissance en watts ! On parle aujourd’hui en lumen, l’unité de mesure du flux lumineux, c’est-à-dire la puissance lumineuse émise par la lampe.

La puissance électrique, mesurée en watt, correspond à l’énergie consommée. C'était l'unité communément utilisée pour les lampes à incandescence. Les nouvelles ampoules électriques consomment moins d’énergie pour produire une même puissance lumineuse c'est en partie pour cette raison que la puissante électrique consommée n'est plus le critère de mesure de performance d'un source lumineuse.

On estime que les anciennes lampes à incandescence présentent un rendement énergétique de 12 lumens par watt. Une ampoule de 60 watts produisait donc environ 720 lumens. Pour remplacer à luminosité équivalente cette ancienne ampoule de 60W, il faut donc choisir une lampe donc le flux lumineux est de l'orde de 720 lumens.

Les rendements s'améliorent en fonction des génération de lampes :
14 lm/W pour les lampes halogènes,
50 à 70 lm/W pour les fluocompactes,
70 à 90 lm/W pour les LEDs.
Les dernières générations de sources lumineuses à LED permettent d'atteindre un rendement qui dépasse les 100 lm/W.

Votre ancienne lampe incandescence peut être ainsi remplacée par une lampe à LED qui consomme 7 à 8 Watts !

vendredi 1 février 2013

Lampes rechargeables


Les lampes rechargeables enfin au service des professionnels

Fini la consommation de piles couteuses.

Une lampe rechargeable se branche sur le secteur ou bien sur une source d'énergie portable et accumule l'énergie qui assurera un éclairage puissant pendant plusieurs heures.

Est-elle aussi fiable qu’une lampe classique ? Désormais OUI !

les lampes rechargeables de dernière génération disposent d'une source lumineuse à LED. La performance énergétique des lampe torche, frontales ou bien des phares de travail c'est beaucoup amélioré ces dernières années. Les LED sont des sources lumineuses qui ne craignent pas les chocs mécaniques.

Les lampes rechargeables de dernière génération sont aujourd'hui équipées d'accumulateurs Li-ION à faible auto-décharge pour assurer une disponibilité permanente. Les lampes rechargeables peuvent être équipées avec des accumulateurs NiMh qui disposent d'une bonne capacité d'énergie. Ils sont plus lourds que les accumulateurs Li-ION.
Certains phares de travail rechargeables peuvent être équipés de batterie au plomb gélifié. Ces batteries assurent une excellente autonomie et servent à stabilisée la base du phare.


Elumeen commercialise plusieurs modèles de lampe rechargeable qui sont adaptées à votre besoin en fonction des critères suivants:
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Parmi ces différents critère essentiels, la flexibilité d'emploi de votre lampe autonome ou phare portable sera un critère essentiel.

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Lampes rechargeables : avantages sur presque tous les tableaux

La lampe rechargeable est toujours prête et peut être chargée y compris en situation de mobilité.

Vous branchez quelques heures votre lampe rechargeable puis disposez de plus d’une dizaine d’heures d’autonomie. Elle se prête parfaitement pour une utilisation domestique pour descendre à la cave en cas de panne d’électricité.

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Lampe rechargeable : qui l’utilise aujourd'hui ?

Les professionnels et les particuliers ont besoin d’une lampe rechargeable : les randonneurs et sportifs l’utilisent régulièrement lors de leurs sorties nocturnes. La lampe rechargeable est le choix le plus pertinent pour tout les bricoleur.

Lampe rechargeable : laquelle choisir parmi toutes ?

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