Recherches d'optimums d'énergies pour charge/décharge d'une batterie à technologie avancée dédiée à des applications photovoltaïques

Research of optimal energy to charge and discharge advanced battery technology dedicated to photovoltaic applications

• Auteur / Autrice : Jean-François Reynaud
• Direction : Corinne Alonso
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Conversion photovoltaïque

Stockage

Énergie solaire

Conversion énergétique

Mots clés libres

Conversion d'énergie optimisée

Générateur photovoltaïque

Architecture distribuée

Stockage de l'énergie

Bms

Système intégrés d'énergie autonome

Accumulateur Li-ion

Résumé

La présence d'une fonction de stockage avec des sources d'énergie intermittentes permet d'obtenir une meilleure adéquation entre la consommation et la production d'énergie. Aujourd'hui, le stockage d'énergie est le plus souvent réalisé avec des batteries conventionnelles, principalement au plomb-acide, pour des raisons de coût, de fiabilité et de disponibilité industrielle. Cependant, la durée de vie des éléments de stockage actuels, l'impact sur l'environnement et le rendement trop faible entrainent la recherche d'autres moyens de stockage ayant des durées de vie compatibles avec les applications et présentant des fonctions plus flexibles. La technologie lithium parait être aujourd'hui un bon compromis si elle est associée à une électronique de précision assurant diverses fonctions. Cette thèse porte sur l'optimisation de moyens de stockages lithium-ion utilisés dans les énergies renouvelables et le développement de l'électronique associée. La validation de ces travaux a été faite à travers des systèmes de conversion photovoltaïques. Le rendement de conversion de l'ensemble a particulièrement été étudié en tenant compte de différents profils de charge et de décharge, du vieillissement et des sécurités des batteries ainsi que des derniers développements technologiques de batterie. Pour valider les algorithmes de gestion et qualifier les chaînes de conversion, un banc de mesure spécifique a été développé.

The need of a storage function associated with intermittent power sources provides a better balance between consumption and energy production. Today, energy storage is most of the time done with conventional batteries like lead acid technology mainly for reasons of cost, reliability and commercial availability. However, the lifetime of actual storage elements, the environmental impact and the low efficiency causes the search for alternative storage facilities with lifetimes compatible with applications and functions more flexible. Lithium-ion technology today seems to be a good compromise if it is associated with an electronic precision performing various functions. This thesis focuses on optimizing lithium-ion technology used in renewable energy and the development of an associated electronics. The validation of this work has been done through photovoltaic conversion systems. The conversion efficiency of the assembly has been studied especially taking into account different charge and discharge profiles, aging and safety of batteries and the latest technological developments in battery. To validate management algorithms and qualify conversion chains, a specific test bench has been developed.