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Posté le 16/02/2021 à 11:47 par Philippe Schwoerer - Lu 2113 fois - 17 commentaires


Un premier chargeur rapide à volant d’inertie en Allemagne


C’est au nouvel hôtel Premier Inn de Leipzig que cette infrastructure de ravitaillement en énergie pour véhicules électriques a été installée. Fournisseur majeur de technologie de stockage d’énergie cinétique pour la recharge de véhicules électriques, Chakratec avait déjà installé à l’automne 2019 un système similaire à Prague, en République tchèque. L’entreprise israélienne, fondée en 2013, vient de s’associer avec la première chaîne hôtelière du Royaume-Uni (800 hôtels pour 80.000 chambres dans le monde) pour développer cette technologie en Allemagne. L’Autriche et l’Italie sont 2 autres terrains d’essai de Chakratec.

Volant d’inertie

Volant d’inertie, roue d’inertie, moteur à inertie, machine à inertie, accumulateur cinétique à inertie, SREC, Kers, flywheel : autant de noms pour qualifier un dispositif apparu il y a près de six millénaires en Mésopotamie pour faire fonctionner un tour de potier. Mille ans plus près de nous, un disque recouvert de pierres taillées améliorait déjà un rouet d’enroulement de fibres textiles. Le moteur à inertie a ensuite eu des applications dans des scieries, moulins, puits, machineries de théâtre, etc. En mobilité, cette technologie a fait l’objet d’un premier dépôt de brevet fin 1868 pour un vélocipède à grande vitesse. Conserver l’énergie avec un disque tournant à très haute vitesse (jusqu’à plusieurs milliers de km/h en périphérie) permet d’imaginer des restitutions plus ou moins musclées. Ainsi dans des voitures sportives (Audi R18 e-tron quattro, Porsche 911 GT3 hybride, etc.).



Nombre de cycles de décharge/recharge illimité

Un chargeur rapide exige habituellement de disposer d’une puissance électrique importante en provenance du réseau. La solution d’ordinaire employée pour dépasser cette limite est de coupler la borne avec une unité de stockage à batterie. Elle est souvent réalisée avec des packs lithium-ion en seconde vie, auparavant installés dans des véhicules électriques. A la place, l’entreprise israélienne a imaginé un stockage d’énergie cinétique qu’elle à baptisé « Chakratec Kinetic Power Booster », ou KPB. Une alternative originale qui offre 2 avantages majeurs. Tout d’abord une durée de vie supérieure à 20 ans, « illimitée », ose même avancer la société à l’origine du concept. Elle envoie tout de même un nombre : 150.000 cycles de décharge/recharge, sans dégradation. A comparer aux 5.000 cycles des batteries en seconde vie. Deuxième bénéfice : la réutilisation complète des éléments du système si besoin. Contrairement aux packs lithium-ion, elle ne nécessite pas de s’inquiéter du devenir de substances chimiques, toxiques, et polluantes.

Hôtel Premier Inn

Actuellement, la chaîne Premier Inn compte 21 hôtels en service outre-Rhin. Son projet d’expansion prévoit de passer à 68 établissements permettant de proposer 12.000 chambres dans les 30 principales villes d’Allemagne. Les constructions réalisées dans les 5 prochaines années devraient recevoir un chargeur rapide du même type que celui inauguré tout récemment à Leipzig. Ces infrastructures permettent en outre de ne pas tirer sur le réseau aux heures de pointe lorsque des voitures électriques sont en recharge. La réserve d’énergie constituée avec le volant d’inertie servirait même d’alimentation de secours pour les ascenseurs de l’hôtel en cas de coupure de courant.


Mots clés : électrique | véhicule | voiture | recharge | borne | chargeur | Chakratec | Premier Inn | hôtel | Leipzig | volant d�inertie
Catégories : Borne de recharge |

Commentaires

Posté le 17-02-2021 à 09:01:44 par André GENNESSEAUX

Et la sécurité ?
Installer des dizaines de volants d’inertie en acier à proximité du grand public sans la moindre protection parait fou.
Un volant qui éclate projette des morceaux horizontalement, et ne manquera pas de provoquer l’éclatement des autres volants par effet domino.
Comment peut-on laisser Chakratec installer des bombes librement ?

Posté le 17-02-2021 à 09:54:15 par Christophe

@André GENNESSEAUX
Avez-vous regardé la vidéo ?
Les volants d’inertie sont dans des enceintes fermées, à priori métalliques.
Enceinte qui permet d’assurer un vide relatif pour maximiser leur rendement.
Enceinte qui sert aussi à réduire les impacts d’une explosion d’un volant.
Enceinte elle-même contenu dans un conteneur métallique qui assure lui aussi une protection.
Au demeurant votre question est aussi vraie dans le cas de l’utilisation de batteries en lieu et place des volants d’inertie.
Quand je vois les dégâts que peut faire l’explosion d’une batterie de 300 Wh, que cela serait-il avec plusieurs centaines de kWh (puisque l’on parle de chargeurs rapides).


Du coup, cela me donne l’occasion de poser une autre question : le stockage pouvant servir à alimenter en secours les ascenseurs, est-il prévu de récupérer l’énergie à la descente des cabines des ascenseurs (énergie potentielle) ?

Posté le 17-02-2021 à 10:06:55 par André GENNESSEAUX

@Christophe
Oui, bien sûr, j’ai regardé la vidéo, mais des parois métalliques de quelques millimètres d’épaisseur ne peuvent pas retenir les morceaux d’acier très durs d’un volant qui éclate ! Il faudrait au moins une dizaine de centimètres de blindage pour les arrêter. C’est un problème bien connu avec les rotors des réacteurs d’avion : ils sont testés dans des puits garnis d’un tel blindage.
Votre remarque est juste : il y a le même risque d’incendie ou d’explosion avec les batteries, et il se réalise régulièrement (explosion d’une Tesla en Chine et d’une Hyundai au Canada en 2019).

Posté le 17-02-2021 à 11:29:39 par Christophe

@André GENNESSEAUX
Quand j’ai écrit "Enceinte qui sert aussi à réduire les impacts d’une explosion d’un volant", je n’envisageai pas un seul instant de "retenir les morceaux d’acier très durs d’un volant qui éclate", seulement de réduire leur énergie cinétique pour réduire leur dangerosité.
Avec une autre enceinte extérieure (conteneur) on réduira à nouveau leur énergie cinétique et donc leur dangerosité vis-à-vis du public.
De même l’enceinte des autres volants les protège de la première explosion.
Par contre l’acier étant M0 (quasi équivalent à incombustible), le risque d’incendie d’un volant est infiniment faible, ce qui n’est pas le cas d’une batterie - https://www.breezcar.com/actualites/article/incendie-magasin-velos-electriques-explosion-batterie-0317 explosion suivi d’un incendie.
Incendie qui peut être létal pour du public à proximité (rayonnement de 2,9 kW/m² létal en 120 s, 5 en 60 s, 9,5 en 30 s, > 12 immédiat), rayonnement que l’on évalue dans les ICPE pour prendre les dispositions adéquates vis-à-vis de l’environnement extérieur.

Posté le 17-02-2021 à 13:46:10 par @christophe

Oui, c’est vrai, les volants en acier ne risquent pas de bruler comme les batteries, mais le risque d’explosion est infiniment plus grave !
Les parois métalliques du carter et du conteneur vont légèrement réduire l’énergie cinétique, mais les morceaux de volant pourront partir à plusieurs dizaines de mètres.
J’ai fait une recherche avec les mots "chakratec safety", je n’ai trouvé qu’un document PDF de 2014 où Chakratec annonce son intention d’être certifié par les organismes UL et VDE. Il semble que ça n’a pas été fait.
Quelqu’un de sérieux a-t-il validé la sécurité d’installer des volants d’inertie au milieu du public ?

Posté le 17-02-2021 à 15:12:52 par Philippe Schwoerer

@André GENNESSEAUX
Bonjour Monsieur Gennesseaux. Je connais vos travaux qui font autorité dans le domaine des volants d’inertie, et vous ai déjà interviewé pour un autre média en 2018. Je souhaiterais vous donner la parole ici pour un article au sujet de vos réticences sur ce chargeur rapide. Je vous envoie de suite une demande en ce sens à votre adresse professionnelle.

Posté le 17-02-2021 à 15:55:30 par Christophe

Voici l’article est question : https://www.revolution-energetique.com/volants-inertie-stockage-energie-renouvelable/
"J’ai alors pensé au béton. Un ingénieur aurait écarté de suite cette hypothèse, car, si le béton est bon en compression, il est nul en traction et éclaterait dès qu’il prendrait de la vitesse en rotation."
C’est effectivement une problématique du béton, réduite en utilisant la précontrainte ("Pour le rendre exploitable, la solution que j’ai trouvée est de le comprimer") - phénomène bien connu des ingénieurs pour résoudre les problèmes de flambement des poteaux, même si cela réduit la charge utile du poteau, le câble de précontrainte agit comme une élastique et revient toujours à sa position initiale.
Au demeurant, un disque béton qui éclate produit aussi des projectiles, dont les enceintes peuvent réduire l’énergie cinétique et donc réduire le risque.
Comme tout, cela se calcule. On calcule bien un blindage pour résister aux balles.

Posté le 17-02-2021 à 18:37:55 par André GENNESSEAUX

@Philippe Schwoerer
Oui, pas de problème, je vous réponds par courriel.

@Christophe
L’intérêt du béton est qu’il est bien moins dangereux que l’acier en cas de problème : la force centrifuge va le faire éclater en petits morceaux, qui vont encore se fragmenter en arrivant sur la paroi du carter. Il n’y a pas de gros morceaux capables de traverser des parois et d’aller faire des dégâts très loin.
Mais surtout, nous enterrons nos volants afin qu’en cas de problème toute l’énergie cinétique soit absorbée par le sol.

Posté le 18-02-2021 à 09:16:11 par Christophe

Je tiens à préciser que je n’ai aucun intérêt chez un fabricant donc entre autres de volant d’inertie.
Je m’intéresse au stockage de l’énergie dans le cadre de mon activité professionnelle.
Personne n’aurait l’idée de dire qu’une bombe à fragmentation est moins dangereuse qu’une bombe classique de même masse ou même plus lourde.
La différence fondamentale entre un volant d’inertie acier et un béton se situe dans les propriétés mécaniques des matériaux. L’acier est isotrope, le béton est orthotrope (excellent en compression, mauvais en traction ou en cisaillement).
Je n’ai jamais vu une éprouvette d’acier partir en plus de deux morceaux quelque soit l’essai de résistance effectué avec systématiquement une visibilité de la survenue de la rupture, par contre j’ai vu les éprouvettes de béton éclater en plusieurs morceaux avec projection et sans prévenir (et même en compression).
Un volant d’inertie béton qui explose va envoyer plusieurs projectiles représentant autant d’armes même si intrinsèquement moins dangereuses qu’un projectile plus gros et plus lourd. C’est l’erreur souvent faite avec les particules, la majorité décrète que les particules diesel, intrinsèquement plus toxiques sont les plus dangereuses, en oubliant que le nombre et la taille jouent vis-à-vis des éventuelles victimes. Là c’est pareil.
Connaissant les caractéristiques intrinsèques du béton, je ne suis pas surpris des risques d’explosion d’un volant béton pour diverses raisons dont la fatigue, l’évolutivité du matériau (fissuration par exemple, phénomène inhérent au matériau lui-même), etc - volant béton au-demeurant cerclé par des éléments métalliques le contraignant pour qu’il reste toujours comprimé. Je ne dis pas que cela n’existe pas pour le matériau acier mais le risque de survenance est plus faible, autre élément de caractérisation du risque et donc de la dangerosité.
Volant d’inertie acier que l’on retrouve dans les moteurs thermiques et donc pour lesquels on a une bonne expérience.

Posté le 18-02-2021 à 09:53:11 par pdebano

Merci à AVEM de publier des articles très intéressants et des commentaires non moins intéressants

Posté le 18-02-2021 à 10:25:43 par georges esner

Il conviendrait d’approfondir les études de défaillance des volants d’inertie en considérant d’emblée que la solution acier n’est pas à comparer avec la solution béton dont les contraintes de mise en oeuvre sont très grandes.
Pour l’acier, il faut noter que ces volants doivent être conçus et réalisés pour ne pas vibrer afin d’éviter la fissuration de fatigue: qualité d’usinage, nature de l’acier, frettage extérieur pour limiter la traction sur la fibre périphérique,traction pouvant favoriser la progression de fissures,lutte contre la corrosion, le bon traitement de ces questions reporte le risque de défaillance sur l’axe de rotation.
Enfin rappelons que les études de défaillance peuvent conduire à admettre la non défaillance principale du volant ou du système tant sa probabilité aura été rendue faible, comme c’est le cas des cuves de réacteurs PWR.
En résumé nous sommes sur des sujets qui ne sont plus grand public car supposant la mobilisation de techniques très pointues mais qui existent...

Posté le 18-02-2021 à 10:28:54 par Julien

Bonjour,

Et quelqu’un de sérieux a-t-il validé la sécurité d’installer des stations à essence au milieu du public ?
Il n’y pas d’inquiétude à avoir pour la sécurité. Il existe déjà des systèmes à volant à inertie, ultra lourds et sous vide d’air également, sur plein d’installations de différents types.

L’idée de ce système de recharge est une très bonne idée parmi plein d’autres très bonnes idées.

Posté le 18-02-2021 à 12:10:29 par Nico

@Christophe
Tous les ascenseurs ont un contre-poids me semble-t-il, on peut donc récupérer le poids des occupants mais pas de la cabine. Sans être spécialiste je ne serais pas surpris que ces contre-poids soient dimensionnés pour le poids moyen de la cabine chargée auquel cas on ne peut récupérer que l’écart à la moyenne (hors frottements) à la descente ou à la montée donc pas grand chose

Posté le 18-02-2021 à 14:02:47 par Christophe

@Nico
https://www.enerzine.com/recuperer-lenergie-des-ascenseurs/3010-2007-11
"Concrètement, l’énergie de l’ascenseur est renvoyée dans le réseau électrique de l’immeuble dans trois cas de figure :
- quand l’appareil freine pour arriver au niveau déterminé,
- quand il se déplace vers le haut avec une faible charge,
- quand il se déplace vers le bas avec une charge importante.
A titre de comparaison, , dans un bâtiment de 20 étages (course de 60 mètres) un ascenseur traditionnel de 1275 kg (16 personnes) effectuant 300 000 trajets par an à la vitesse de 1,6 m/s, voit sa consommation passer de 12845 kWh à 3261 kWh, s’il est équipé du système ReGen Drive."

Posté le 18-02-2021 à 15:35:29 par André GENNESSEAUX

@Christophe
Les volants sont un domaine très particulier dans lequel il y a des résultats surprenants, il ne faut pas se fier à son intuition. En l’occurrence un volant en acier qui éclate ne fait pas deux morceaux, mais trois !
Vous parlez des moteurs thermiques : les volants y éclatent souvent en pratique ! Tapez "flywheel explosion" dans un moteur de recherche et regardez les images. Heureusement, un volant-moteur de voiture stocke très peu d’énergie. Mais avec Chakratec, on parle d’une énergie énorme.
En 2015, une startup américaine a fait exploser son bâtiment avec un volant en acier : cherchez "quantum energy flywheel explosion".

@georges esner
Je pense qu’un risque d’explosion dans un lieu fréquenté par le grand public est un sujet grand public. Il faut que Chakratec montre que ses volants sont approuvés par un spécialiste de la sécurité comme UL ou VDE.

@julien
Il y a évidemment des normes de sécurité à respecter pour installer une station service, et des contrôles.
C’est vrai qu’il y a de nombreux volants en service, mais ils ne sont pas sur le parking d’un hôtel.

Posté le 18-02-2021 à 17:24:05 par Christophe

@André GENNESSEAUX
"En l’occurrence un volant en acier qui éclate ne fait pas deux morceaux, mais trois !" on peut donc calculer l’énergie cinétique de chacun des morceaux et mettre en place les enceintes qui permettent de la réduire afin que le ou les projectiles ne soi(en)t pas un danger pour le public.
Je suis d’accord avec vous que le fabricant doit faire valider son installation.
Cependant s’agissant d’un hôtel et même si parking de l’hôtel, les installations dont électriques doivent être vérifiées et la commission de sécurité doit être informée, elle doit donner son accord pour cette implantation. C’est bien la commission nationale de sécurité qui n’autorisait pas certaines stations de recharges dans les parking couverts.

Posté le 19-02-2021 à 08:52:03 par electronlibre

Une solution certes plus couteuse ne serait elle pas d’enterrer les volants?

La solution de stockage de Chakratec est elle moins onéreuse que le stockage par supraconducteur?

Dans les domaines technologiques, la sécurité n’est pas absolue, des milliers d’exemples nous le prouvent depuis au moins deux siècles...



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