L'électricité

     L’électricité

L’idée de la voiture électrique est de pus en plus d’actualité alors qu’au début du XXe siècle beaucoup avait abandonné l’idée de commercialiser ce type de véhicule. Nous allons étudier 3 solution technologique capable de faire fonctionner une voiture avec de l’électricité : l’énergie solaire, la pile à combustible ou encore la batterie.

 1.L’énergie solaire

Depuis l’invention des cellules photovoltaïques les développeurs automobiles ont toujours eu l’idée de crées des voitures fonctionnant à l’énergie solaire. Une voiture solaire est donc une voiture qui nécessite une ou plusieurs batteries pour stocker l’énergie qui leur est nécessaire en cas de faible luminosité ou lors des accélérations lorsque l’apport direct en énergie n’est pas suffisant.

Il existe deux types d’énergies solaires : le solaire photovoltaïque et le solaire thermique:

·         Le solaire photovoltaïque:

L’énergie solaire photovoltaïque désigne l’électricité produite par transformation d’une partie du rayonnement solaire avec une cellule photovoltaïque. Plusieurs cellules sont reliées entre elles sur un module solaire photovoltaïque et plusieurs modules sont regroupés dans une centrale solaire photovoltaïque qui alimente un réseau de distribution électrique.

 

Calcul

         Le solaire thermique:

L'énergie solaire thermique est la transformation du rayonnement solaire en énergie thermique. Cette transformation peut être utilise directement, pour chauffer un bâtiment par exemple, mais aussi indirectement, comme pour la production de vapeur d'eau qui permettra l'entraînement d'alternateurs et ainsi la production d'énergie électrique.

 

La puissance actuelle de ces engins est limitée par le rendement des cellules photovoltaïques et par la capacité de stockage des batteries qui est trop faible. Pour résoudre ces problèmes, les développeurs essaient de réduire leur besoin en énergie en allégeant la voiture avec des composants léger et en améliorant l’aérodynamisme pour une plus obtenir une plus faible résistance à l’air.  

  2. La pile à combustible

Une pile à combustible est une pile où la fabrication de l'électricité se fait grâce à l'oxydation sur une électrode d'un combustible réducteur (par exemple l'hydrogène) couplée à la réduction sur l'autre électrode d'un oxydant, tel que l'oxygène de l'air.

Nous allons justement nous intéresser sur la pile dit à hydrogène :

 Principe de fonctionnement :

 -        Une pile à hydrogène est constituée de deux électrodes : une cathode et une anode, séparées par un électrolyte (matériau qui bloque le passage des électrons) ;

-         L’anode est chargée d’hydrogène (H2) provenant d’un réservoir et la cathode est chargée d’oxygène (O2) provenant de l’air ;

-         Dans l’anode les molécules d’hydrogène se dissocient : les électrons sont contraints de circuler dans un circuit externe ; un courant électrique continu est crée, tandis que les ions H+ diffusent dans l’électrolyte ;

-         Dans la cathode, électrons, ions H+ et oxygène se combinent pour former de l’eau ;

-         La réaction produit également de la chaleur qui peut être récupérée et la pile continue à fonctionner tant qu’elle est approvisionnée en réactifs.

 

Schéma du fonctionnement d’une pile à hydrogène

La pile à hydrogène ne produit aucun déchet toxique, le seul déchet qu’elle produit est l’eau, c’est pourquoi c’est une énergie propre, donc une solution envisageable pour remplacer le pétrole dans l’automobile. De plus le rendement d’une pile à hydrogène est de deux à trois fois supérieures à celui des moteurs à combustion interne à essence et ayant peu de pièces mobiles, elle est silencieuse et ne produit aucune vibration. Et grâce à toutes les technologies de miniaturisation, la pile à hydrogène prend peu de place, elle tient sans problème dans une « classe A ».

 

Mais la pile à hydrogène n’a pas que des avantages, elle a aussi ses inconvénients :

-          L’extraction de l’hydrogène de l’eau consomme beaucoup d’énergie. Et le dihydrogène est rarement présent dans l’environnement.

-          L’hydrogène étant un gaz à température ambiante est difficile à stocker. Pour cela il doit être fortement comprimé, ou liquéfié par refroidissement.

-           La technologie des piles à hydrogène est relativement nouvelle et les cellules sont fragiles et très coûteuses.

3.Batterie

La batterie est une autre solution envisageable pour le remplacement du pétrole dans l’automobile.Dans notre cas, il est préférable d’opter pour des matériaux tels le lithium, qui disposent d’un fort potentiel électrochimique, qui peut donc stocker une quantité plus importante qu’une batterie dite normale (en plomb), en effet les batteries lithium ion permettent de stocker 3 à 4 fois plus d’énergies que les batteries classiques.

Fonctionnement d'une batterie

Les inconvénients

Lucas Di Mauro, Arnaud Berger, Guillaume Higelin 1S3 Lycée TH.DECK

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