04/01/2015

Des batteries qui tombent piles ! par Zapata.



En extension d'un autre thème (sur l'éclairage), voici quelques propos sur les sources de courant mobilisables en situation de survie et d'autarcie.




Il convient de distinguer deux situations :
* Celle où l'interruption de courant est temporaire, même si elle est amenée à se reproduire souvent, au fil des jours, des semaines, des mois, voire des années...
* Celle où l'interruption de courant est totale, et sinon définitive, en tout cas très longue.

Dans le premier cas, il faut :
Soit, stocker de l'électricité, quand le courant secteur est disponible, afin d'en disposer pendant les coupures.
Soit, fabriquer de l'électricité pour faire "la jointure" entre deux périodes de distribution du courant.

Les accumulateurs sont la solution idéale, pour stocker de l'électricité, dans toutes leurs différentes tailles, de celles qui vont dans nos appareillages électriques à celles que l'on peut entreposer dans une pièce, pour fournir du courant dans toute la maison (en continu basse tension, 12 ou 24 volts ; ou bien en alternatif, au moyen d'un convertisseur statique).


Une fois cette source épuisée, et si courant secteur n'est toujours pas revenu, il faut se rabattre sur les piles. Et penser à en acheter d'autres, pour la prochaine fois...

On peut aussi utiliser des générateurs de courant tels que : panneaux solaires, éoliennes, génératrice hydraulique, groupe électrogène.

Dans le second cas, c'est à dire si l'interruption de courant se prolonge au delà d'un mois..., c'est qu'il y a un gros problème...
Il est alors probable que d'autres circuits de distribution sont également interrompus, et que l'on est amené à traiter le problème en autarcie complète (si ce n'est pas le cas, voir ce qui était dit juste précédemment).

Le groupe électrogène ne tiendra qu'autant que l'on disposera de carburant.

Les moyens "naturels" (panneau solaire, éolienne, génératrice hydraulique) dureront tant que l'on aura des pièces détachées, ou bien que la corrosion et l'usure du temps (perte de rendement des panneaux solaires, par exemple) n'auront pas fait leur oeuvre. En étant soigneux, on peut avancer une décennie.

Et après, est-on condamné à être intégralement privé d'électricité ?

Oui, pour un particulier, en ce qui concerne de fortes puissances, et notamment en alternatif.

Par contre, il reste encore des solutions de basse technologie, qui sont envisageables.

En ce qui concerne les piles, elles se fabriquent avec des pots en verre ou en grès, des produits chimiques de base (acide sulfurique, sulfate de cuivre...), et des plaques de métal (de récupération).

Pas question d'en garnir son réveil matin, ou son lecteur MP3, mais plutôt d'en disposer à la maison, avec distribution dans toute les pièces, en basse tension, et pour des intensités raisonnables (récepteur de radio, éclairages ponctuels à LEDS, tout petit ordinateur portable, etc.).

Pour les accumulateurs au plomb, c'est aussi fabricable "à la maison", mais plus difficilement, car il faut préalablement les "former", par toute une série de charges et de décharges, afin qu'ils gagnent en capacité et en durée. De plus, la durée de vie se compte sur une poignée d'années, tout au plus.

Pour mémoire, en matière d'éclairage, on peut basculer en mode "chimique" (pétrole, cire, huile).

Ou bien en mode "mécanique", pour la musique (gramophone à manivelle), les calculatrices électroniques (boulier, règle à calculer), l'outillage (drille à main...).

A la rigueur, la radio peut aussi se concevoir en mode passif (récepteur à galène).

Mais, pour d'autres utilisations, et d'autres équipements, sans électricité, plus de solutions de secours.

J'étoffe un peu ce thème, en abordant le vaste sujet des piles, accumulateurs, etc.

D'abord, la présentation des concurrents :

LES PILES

Les piles ordinaires, qui existent désormais en trois technologies principales, pour les formats R03, R6, R14, R20, plus les 6F22 (petites piles de 9 volts) et les 3R12 (piles plates de 4,5 volts) :


* Les piles salines, utilisées depuis qu'il existe tous ces formats.

Elles ont un avantages essentiel : leur prix.

Sinon, elles cumulent pas mal de défauts : elles ont une faible capacité, elles s'autodéchargent vite (elles perdent leur capacité en stockage long), elle sont sensibles au froid, et si elles coulent, elles font des dégats (électrolyte corrosif).


* Les piles alcalines : de plus en plus dominantes.

Elles coûtent plus cher, mais elles ont une plus grande capacité, et elles peuvent délivrer des intensités (de courant électrique) plus élevées sans s'effondrer. Elles encaissent mieux le froid, et elles s'autodéchargent moins vite.


* Les piles au lithium : nouvellement apparues.

Elles sont très chères, mais elles ont les plus grande capacité et débit en courant possibles. Elles sont très peu sensibles au froid, elles s'autodéchargent très lentement (stockage pendant une dizaine d'années possible, si fait dans de bonnes conditions).


---> Les piles salines et alcalines ne sont théoriquement pas rechargeables, mais il existe quand même des appareils spéciaux permettant de les recharger partiellement, plusieurs fois, avant de devoir les jeter définitivement. Ainsi, et je parle d'expérience, on peut espérer arriver à doubler leur durée de vie.

Pour y arriver, il ne faut pas attendre que les piles concernées soient complètement épuisées, mais plutôt les recharger dès qu'elles montrent les premiers signes de faiblesse. De plus, il faut alors agir tout de suite, et ne pas les laisser croupir des jours et des semaines, dans cet état de presque décharge complète.

L'opération marche plus ou moins bien, selon la marque et le modèle de pile, avec, au pire, une fuite d'électrolyte qui se produit pendant la recharge, ou bien peu de temps après cette dernière.

Donc, on surveille l'opération, pour agir immédiatement, et on n'oublie pas ces piles rechargées, dans un appareil, pendant des jours et des jours, sans faire un contrôle régulier.

Bien entendu, on n'essaiera même pas de recharger des piles visiblement corrodées ou avec des fuites.

Le fait de pouvoir doubler l'utilisation de ces piles ne veut pas dire qu'on va les employer une première fois X heures, les recharger une fois, et les employer à nouveau X heures, avant de les envoyer au recyclage. En fait, à chaque recharge, la capacité maximale va diminuer, et donc la durée d'utilisation (avant une nouvelle recharge) également.

Pouvoir utiliser deux fois plus de temps (en moyenne), des piles normales, représente déjà une économie qui amortit d'abord le prix du chargeur (environ une quarantaine d'euros), et qui ensuite représente une vraie économie (proportionnelle à votre consommation annuelle de piles).

Je conseille l'usage de la recharge pour des piles de type alcalines, et moins pour les piles salines qui sont nettement plus promptes à fuir, et qui récupèrent plus difficilement une capacité électrique, quand on les soumet à la recharge.

Je n'ai jamais expérimenté la recharge de piles normales au lithium, et donc je n'ai pas d'avis à fournir sur la faisabilité et les risques possibles, dans ce domaine, pour l'instant.


LES ACCUMULATEURS

* Les accumulateurs au cadmium-nickel : les plus anciens.

Leur principal avantage, c'est le nombre de cycles (500 à 1000 fois, dans l'idéal, mais rarement réalisé dans le réel, et espérer plutôt moins de 500 cycles) de décharges/recharges qu'ils peuvent encaisser, avant d'être épuisés. Autres atouts : ils gardent la charge pendant un temps plus long que les autres modèles, et ils encaissent bien de rester stockés à vide (pendant quelques temps).

Leurs inconvénients sont nombreux, à commencer par leur forte toxicité qui implique de les recycler dans des lieux appropriés. Il y a, aussi, leur incapacité à délivrer de très forts courants. Si ajoute la nécessité de les recharger à courant lent, et donc d'y passer du temps. Sans parler de leur "effet mémoire" qui fait qu'ils peuvent vite perdre leur capacité maximale s'ils ne sont pas bien déchargés (à fond) et rechargés (à bloc, mais sans les surcharger non plus).


* Les accumulateurs aux hydrures métalliques : plus récents.

Eux sont peu toxiques, et ils acceptent de fournir des intensités de courant élevées, tout en pouvant être rechargés très vite. De plus ils sont peu sensibles à "l'effet mémoire".

Par contre, ils perdent plus vite leur charge, en stockage, et ils n'apprécient pas de rester longtemps à l'état "épuisé". En plus, ils ne peuvent pas fournir autant de cycles de décharges/recharges que les modèles au cadmium-nickel (il faut compter sur une centaine de cycles, environ).


* Les accumulateurs au lithium.

Ils imposent des chargeurs spéciaux, avec contrôle de la température, et on les trouve encore peu dans des formats classiques (R03, R6, etc.).

Ils ont la plus forte capacité de stockage, pour un volume donné, et ils peuvent délivrer de très forts courants.


---> A prix, technologies, tailles, usages identiques, il peut y avoir de fortes différences de durées de vie, entre différents accumulateurs. La qualité du chargeur est primordiale, et certains modèles de ces chargeurs (souvent parmi les moins chers) peuvent flinguer très rapidement des accumulateurs neufs...

Un défaut des accumulateurs, au cadmium-nickel et aux hydrures métallique, c'est que leur tension de service, à pleine charge, n'est que de 1,2 volt, au lieu de 1,5 volt (comme avec les piles normales). Certains appareils ne le supportent pas, et d'autant plus que la différence est cumulative, quand ces accumulateurs sont montés en série (les uns derrière les autres). Par exemple, un appareil qui fonctionne avec six piles de 1,5 volts, bénéficie d'une tension de 9 volts. Avec six accumulateurs, il ne dispose plus que de 7,2 volts...

Une nouvelle génération d'accumulateurs aux hydrures métalliques est apparue, dont la vitesse d’auto-décharge en stockage long, est bien plus faible (environ quatre fois plus lente).


LES PILES ALCALINES RECHARGEABLES

Elles sont peu connues, et distribuées marginalement. Elles combinent les avantages (et quelques défauts) des piles normales et des accumulateurs.

Elles ont une tension de service (quand elles sont neuves) de 1,5 volts, comme des piles usuelles, ce qui évite des dysfonctionnements, avec certains appareils, très exigeants de ce côté là... De plus, elles supportent des mois de stockage, sans perdre beaucoup de leur capacité initiale (très faible taux d’auto-décharge).

Elles peuvent être rechargées quelques dizaines de fois tout au plus (entre dix fois et trente fois, d'expérience, et selon leur niveau de décharge déjà atteint, quand on les recharge). Comme elles sont vendues environ deux à trois fois plus cher que de très bonnes piles alcalines normales, les choisir reste économiquement avantageux.

Elles doivent impérativement êre rechargée avec leur chargeur spécial.

Parmi leurs défauts, il convient de citer leur incapacité à délivrer de très forts courants, et il faut donc les limiter aux usages à débit électrique moyen ou faible.


LES CHARGEURS

Comme déjà dit, dans ce texte, il ne faut pas mégoter sur la qualité du chargeur, car la durée de vie des piles ou des accumulateurs concernés en dépend.

Il faut toujours utiliser le chargeur correspondant à la technologie des piles ou des accumulateurs rechargés. Il existe aussi des chargeurs qui sont capables de gérer divers types de piles et d'accumulateurs, mais à condition de ne pas les recharger en même temps, bien sûr.

Les chargeurs peuvent être alimentés à partir du secteur (cas le plus classique), mais aussi à partir d'un groupe électrogène, de panneaux solaires, d'une mini-éolienne, d'un générateur (actionné avec les pieds, ou à la main), d'une batterie de véhicule, etc.


REMARQUES DIVERSES

Les piles et les accumulateurs sont indispensables, en survie, pour disposer de courant électrique, là où le secteur n'arrive pas (ou n'arrive plus). Apprendre à les économiser est indispensable, car on peut être, plus ou moins longtemps, privé de la possibilité de les remplacer.

Ce qui implique aussi de donner la préférence aux équipements les moins dévoreurs d'énergie électrique (lampes à LEDs, lampes fluocompactes, radios à faible consommation, talkies-walkies et GPS avec fonction "mode économique", ordinateurs portables faible consommation, etc.).

En plus des accumulateurs et des piles, ainsi que des chargeurs correspondants, je vous conseille l'acquisition de deux instruments de mesure utiles :

Un petit contrôleur universel (quelques euros, pour un modèle de poche, bien suffisant) ; plus, un contrôleur de tension de piles et accumulateurs (qui est différent du contrôleur universel, parce que lui contrôle la tension des piles et des accumulateurs en leur faisant débiter un courant, ce qui permet d'en connaître l'état de charge exact). Ce second appareil coûte également environ 5 euros...


ACHAT ET STOCKAGE

Plusieurs tests de revues de consommateurs ont montré que les piles des marques les plus connues ne sont pas toujours celles qui durent le plus longtemps, et si l'on raisonne en rapport "prix/durée d'usage", elles sont rarement en tête...

Donc, on peut déjà économiser en profitant des promotions qui existent souvent pour l'achat de lots de piles de marques de distribution (Carrefour, Leader Price, Leclerc, etc.), ou bien pour celles dites "sans marque".

Le stock de pile doit être géré comme le stock de nourriture, avec un renouvellement au fur et à mesure de la consommation, et en utlisant d'abord les lots achetés en premier.

Le stockage des piles doit être effectué dans des conditions les meilleures possibles : au frais (à moins de 15° dans l'idéal, mais sans qu'elles soient exposées au gel), et avec un taux d'humidité le plus faible possible (la cave classique est donc à éviter).

La date limite, mentionnée, est celle de la vente, ce qui implique que les piles acquises sont encore utilisables au-delà de cette limite, avec simplement une perte de capacité qui augmente au fil du temps.

Toute pile qui présente un défaut : fuite, à plat..., doit être éliminée, et le lot correspondant sera vérifié.

Tout ce qui vient d'être dit doit aussi être appliqué pour les accumulateurs, bien entendu. Mais il faut aussi y ajouter le travail de contrôle des niveaux de décharge, et programmer des cycles réguliers de recharge (tous les trois mois à six mois, d'habitude), pour avoir des accumulateurs opérationnels, à tout moment.

Les piles alcalines rechargeables se gèrent comme les piles normales, une fois qu'elles ont bien été rechargées (ou bien si elles sont neuves)...

QUELQUES ASTUCES

Pour économiser ses piles, il convient de ne les utiliser que quand c'est indispensable. Par exemple, un appareil pouvant aussi fonctionner sur le secteur sera toujours utilisé ainsi, sauf réelle impossibilité. De même, on évitera de laisser sous tension des équipements dont on n'a plus l'usage avant un moment assez éloigné dans le temps...

Autre conseil : utiliser un casque, au lieu d'écouter un appareil sur son haut-parleur. La consommation électrique d'un appareil sonore est toujours plus basse, quand il travaille pour faire fonctionner un casque audio, que pour faire bouger des membranes de haut-parleurs...

Si l'on n'a pas de casque (ou bien si on ne peut pas en connecter un), écouter avec l'appareil contre l'oreille permet de travailler à très bas niveau sonore (d'où une consommation plus faible, et une plus grande discrétion en vraie survie...).

Une lampe disposant de plusieurs niveaux de puissance sera utilisée au niveau minimal indispensable pour l'activité entreprise... (attitude également intéressante, en vraie survie, car on reste ainsi peu repérable).

------------------------------------------------------

Mais, il y a plus encore (et mieux), à faire, même si vous devez utiliser des piles :

En effet, le prix des piles n'est pas proportionnel à leur capacité électrique.

En d'autres termes, et par exemple : une pile alcaline R6, qui contient 2,7 AH (ampère heure) est vendue 1,10 euros ; tandis qu'une pile alcaline R20, qui contient 18 AH (soit 6,66 fois plus d'électricité), coûte 2,90 euros (soit seulement 2,64 fois plus cher).

Ce qui signifie que remplacer les piles R6 par des piles R20, réduit vos frais de fonctionnement par 2,5 (6,66 / 2,64 = 2,52)...

Utiliser des piles R20 est donc plus avantageux (pour vous, par pour le fabriquant) que d'utiliser des piles R6. Oui, mais l'appareil est seulement prévu pour des piles R6, alors, comment faire ?

Si l'équipement est pourvu d'une prise d'alimentation extérieure (prévue pour y brancher une alimentation secteur), c'est très facile. Il suffit d'acquérir un coupleur de piles, pour le même nombre que celles que l'on met dans l'appareil, d'y ajouter un bout de fil électrique, et une fiche compatible (avec la prise d'alimentation), pour pouvoir faire fonctionner votre équipement avec des piles R20, au lieu des piles R6 bien plus coûteuses...

L'on peut extrapoler le principe, à l'emploi d'une batterie extérieure 12 volts (de voiture, ou autre). Si l'appareil fonctionne en 12 volts, l'adaptation est directe. Si l'appareil travaille en 9 volts, 6 volts, etc., il faut ajouter un petit montage électronique dit "abaisseur de tension".

Dans tous les cas, il faut bien veiller à respecter la polarité de la prise d'alimentation. Certains équipements n'ont pas de diode de protection contre les inversions de connection, et alors ils peuvent être instantanément transformés en épaves (fumantes)...

Bien vérifier, aussi, que la tension à fournir à la prise d'alimentation est bien du type courant continu, et non pas du courant alternatif (auquel dernier cas, le montage proposé, avec un coupleur de piles ou une batterie, n'est plus possible).

Tout ce qui précède est également valable pour des accumulateurs R20 comparés et substitués à des accumulateurs R6...

---------------------------------------------------------

Utiliser des piles bien plus grosses que celles prévues à l'origine présente aussi un autre intérêt.

Reprenons l'exemple de la pile R6, avec sa capacité de 2,7 AH. Cela signifie que, théoriquement, elle est capable de fournir un débit de 1 ampère pendant 2,7 heures (1 x 2,7 = 2,7), ou bien de 2 ampères pendant 1,35 heure (2 x 1,35 = 2,7), et aussi de 4 ampères pendant 0,68 heure (4 x 0,68 = 2,7), etc.

En réalité il n'en est rien, et l'on peut supposer que si on oblige cette pile à débiter 2 ampère, elle ne le fera pas pendant 1,35 heure mais seulement 1 heure. Pour un débit à 4 ampères, elle ne durera pas 0,68 heure, mais seulement 0,2 heure (toutes ces valeurs sont supposées, mais proches de la réalité).

Autrement dit, il n'y a pas une stricte proportionnalité entre le débit d'une pile et sa durée de service, dès que le débit demandé devient important (par rapport à sa capacité neuve). Il y a donc une nette diminution du "rendement" de cette pile (le rendement étant le rapport entre la quantité d'électricité initialement stockée et la quantité d'électricité maximale pouvant être fournie).

A l'inverse, plus une pile travaille avec un faible débit (par rapport à sa capacité), plus elle durera longtemps (meilleur rendement). En utilisant des piles R20, le rapport (entre le débit demandé et la capacité initiale) est plus favorable (qu'avec des piles R6).

De nouveau, tout ce qui précède est également valable pour des accumulateurs R20 que l'on aura substitués à des accumulateurs R6...

---------------------------------------------------------

Comme expliqué précédemment, à chaque fois que l'on recharge une pile ou un accumulateur, ces derniers ne retrouvent pas exactement la même capacité que la fois précédente, mais un petit peu moins. Sinon, ils seraient éternels...

Du fait de cette baisse progressive de leur capacité maximale, il finit par arriver un moment où leur durée de service est devenue trop courte, entre deux recharges, pour que ce soit pratique...

Une bonne gestion de son stock de piles et d'accumulateurs, c'est aussi de les faire d'abord travailler dans les équipements qui ont le plus besoin d'une forte quantité de courant et d'une autonomie importante.

Quand leur capacité et leur durée de service sont devenues trop faibles, pour ces équipements exigeants, on les remplace par des exemplaires neufs (ou plus récents), mais on continue aussi à les utiliser dans d'autres appareils, moins demandeurs de courant électrique et d'un besoin plus faible en durée de service.

Quand ils ne peuvent plus remplir leur office, également dans ces appareils, on finit de les employer dans des équipements très peu consommateurs de courant et utilisés occasionnellement.

Enfin, quand leur capacité est presque nulle, on les met au recyclage...

---------------------------------------------------------

Bien que les piles salines n'aient plus beaucoup d'intérêt, elles gardent encore quelques emplois utiles : tous ceux qui nécessitent un très faible courant pendant très longtemps et en continu (comme pour les horloges électriques), et aussi ceux qui correspondent à des consommations électriques importantes mais très courtes et très espacées (la lampe électrique utilisée rarement, pour aller à la cave, quelques minutes à la fois, par exemple).

---------------------------------------------------------

Je n'ai pas traité le cas des accumulateurs au plomb, pour ne pas alourdir le texte.

Je peux simplement dire qu'ils sont les moins chers de tous les accumulateurs (si l'on compare leur capacité et leur prix, avec la capacité et le prix des autres technologies), et qu'ils demandent plus de surveillance et d'entretien que les autres accumulateurs. Pour un usage similaire à ceux évoqués ici (équipements de loisirs, éclairage basse tension, etc.), je conseille les modèles dits à "électrolyte gélifié", plus surs et plus pratiques.

Tout ce que j'ai dit, en matière de rendement, de rapport entre la capacité et le prix de vente, au sujet des piles et des accumulateurs R20 (par rapport aux piles et aux accumulateurs R6), est aussi valable, si l'on compare des accumulateurs au plomb de tailles différentes (par exemple : de 5 AH et de 20 AH).

CONCLUSION
Je ne vais pas plus loin sur ce sujet, pour l'instant, estimant avoir dit l'essentiel, en essayant d'être le plus simple et le plus compréhensible possible.

Zappata

Réactions :

0 commentaires:

Enregistrer un commentaire