OA11640A - Procédé de commande d'une centrale électrique associée à une source d'énergie temporellement aléatoire. - Google Patents

Description

011640 10 pays en développement,pas de réseau local 15 20 25 30 L'invention concerne les centrales électriquescomportant au moips une batterie adaptée à êtrealimentée en énergie^ électrique à partir d'une sourced'énergie à disponibilité temporellement aléatoire.

On connaît de telles centrales comprenant unebatterie adaptée à être rechargée en courant au moyen depanneaux photovoltaïques. L'énergie disponible de façontemporellement aléatoire est alors le rayonnementsolaire. Ces centrales sont notamment utilisées dans lesdans des régions ne comportantou national d'alimentation en électricité. De façon usuelle, pour commander la chargeet la décharge de la batterie, on surveille la tensionaux bornes de la batterie, et on utilise un seuil detension haut et un seuil de tension bas prédéterminés.Ainsi, lorsque la tension aux bornes atteint le seuilbas, on déconnecte les utilisateurs pour préserver labatterie d'une décharge excessive. Une fois que latension aux bornes atteint le seuil haut, on déconnectela batterie des panneaux et, .après une temporisation dequelques minutes, on rend la batterie disponible pour lafourniture de courant en rétablissant la connexion avecles utilisateurs. Un avantage de ce dispositif est sasimplicité.

Toutefois, un tel procédé de commande a de nombreuxinconvénients. Tout d'abord, il n'existe pas en pratiqueune stricte corrélation entre la tension instantanée auxbornes de la batterie et son état de charge. Enparticulier, il est possible que la tension soit élevéealors que la charge de la batterie est très faible.

De plus, la batterie comportant classiquement plusieurs sous-ensembles adaptés chacun à recevoir et à délivrer une force électromotrice, il est fréquent que lorsque le seuil haut est atteint, la charge de la 2 011640 batterie soit répartie de façon très inégale entre ses différents sous - ensemblesensembles risque ensuite au de cours de la11 électrolyteprogressivement première concentré Dès lors, l'un des sous-d'atteindre en priorité sonseuil de décharge profonde et de surdécharger pendanttoute la période nécessaire à la décharge des autressous-ensembles. Qr, un sous-ensemble qui reste longtempsprofondément déchargé voit sa durée de vie très réduiteet par exemple divisée par cinq ou par six, ce quiampute d'autant la durée de vie de la batterie.

En outre, théoriquement, l'étape de charge complètede chaque sous - ensemble’comprend notamment, dans le casdes batteries ouvertes,, une phase d'hétérogénéisation del'électrolyte suivie d'une phase d’homogénéisationphase de la charge, tout d’abord emplitles électrodes poreuses du sous-ensemble, puis suinte hors de ces électrodes sous laforme d'un acide visqueux lourd qui tombe le long desélectrodes et s'accumule au fond du bain. Il se produitainsi une stratification de l'électrolyte : la concentration en électrolyte devient forte en bas dubain et faible en haut du bain, d'où la dénomination"d'hétérogénéisation". Lors de la deuxième phase, lecourant reçu par la batterie se partage en un courant decharge proprement dit et un courant d’électrolyseproduisant de l'oxygène aux électrodes positives et del'hydrogène aux électrodes négatives. La poursuite de lacharge de la batterie entraîne donc un dégagement de gazdans le bain, ce qui entraîne une convexion forcée del'électrolyte. Il en résulte une homogénéisationprogressive de l'électrolyte dont la concentrationredevient finalement uniforme sur toute la hauteur dubain. La phase d'hétérogénéisation est parfois appeléephase de "charge", et la phase d'homogénéisation phasede "surcharge". Pourtant, à l'issue de la phased'hétérogénéisation, la charge est incomplète et la 3 011640 phase d'homogénéisation n'est que la poursuite de lacharge pour l'obtention de la charge complète.L'utilisation d'un seuil de tension haut pour stopper lacharge entraîne que la phase d'homogénéisation_ estamputée ; et même souvent absente. De la sorte, il seproduit lors^’ de-. chaque période de charge un-e phased'hétérogénéisation (stratification) sansréhomogénéisation complète par la suite. Par conséquent,les couches d'acide s'accumulent progressivement et defaçon irréversible au fond du bain au cours de la vie dela batterie. Dès lors,' seules les parties basses desélectrodes participent au fonctionnement de la batterie.Cela conduit à leur destruction rapide et réduitconsidérablement la durée de vie des électrodes et de labatterie.

On tente parfois de pallier à ces inconvénients ensurdimensionnant la batterie. La durée de vie effectivede la batterie est alors plus longue que celle d'unebatterie plus modeste. Il demeure que cette durée de vieeffective est sensiblement réduite par rapport à cellenormalement prévue pour la batterie.

Un but de 1'invention est de fournir un procédé decommande d’une centrale électrique du type précité,permettant de mieux connaître l'état de charge effectifde la batterie et d'augmenter la durée de vie de lacentrale sans la surdimensionner.

En vue de la réalisation de ce but, on prévoitselon l'invention un procédé de commande d'une centraleélectrique associée à une source d'énergie àdisponibilité temporellement aléatoire, la centralecomportant au moins une batterie adaptée à êtrealimentée en courant électrique à partir de la source,procédé dans lequel, lorsque l'énergie aléatoire estdisponible, on commande l'alimentation de la batterie encourant, et ce jusqu'à approcher le plus possible un 4 011640 état de charge complète de la batterie, et de préférenceatteindre cet état.

Ainsi, la recherche de l'obtention de l'état decharge complète permet d'éviter toute ..incertituderelative à la corrélation entre la tension mesurée auxbornes et Lrétat dé charge réel. Une fois la chargecomplète atteinte, la mesure permanente du courantfourni ou reçu par la batterie permet de connaître àtout instant sa charge effective avec une bonneprécision.

De plus, l'état de charge complète implique quechacun des sous-ensembles de la batterie a égalementatteint son état de charge complète. Par la suite,aucune décharge totale prématurée n’est donc plus àcraindre sur l'un des sous-ensembles, ce qui permet depréserver la durée de vie de la batterie.

En outre, la charge complète assure que la phased'hétérogénéisation de l'électrolyte a été suivie parune phase de réhomogénéisation suffisante de cetélectrolyte. Cela prolonge la durée de vie desélectrodes et donc celle de la batterie.

Enfin, l'invention évite de recourir à unsurdimensionnement de la centrale, générateur de coûtsexcessifs.

Avantageusement, après que la batterie a étéalimentée jusqu'à avoir reçu une quantité d'électricitésupérieure à un premier seuil prédéterminé et notammentlorsque l'énergie aléatoire n'est pas disponible, oncommande la centrale de sorte qu’on interdit unefourniture de courant par la batterie.

De préférence, le seuil sera inférieur ou égal à l'état de charge partiel après lequel l'électrolyte commence à suinter hors des électrodes. Avantageusement, ce seuil sera le plus près possible de cette limite. Ce seuil a une valeur particulière pour chaque type de 5 011640 batterie. Il correspond dans certains cas à 5% de lacapacité nominale de la batterie.

Ainsi, dans les conditions précitées, on privilégiela poursuite ultérieure de la phase de charge par 5 rapport à la fourniture immédiate de courant. Parexemple, si -la-phase d'hétérogénéisation du bain a étéinterrompue faute d'énergie aléatoire, une offre defourniture immédiate importante de courant conduiraitsous l'effet de la stratification à profondément 10 décharger et donc à fatiguer les parties inférieures desélectrodes.' On préfère donc plutôt conserver la batterieen l'état pour la reprise ultérieure de la phase decharge entraînant la poursuite de 1'hétérogénéisationpuis la réhomogénéisation complète du bain. On allonge 15 ainsi la durée de vie de la batterie.

Avantageusement, après que la batterie a été alimentée jusqu'à avoir reçu une quantité d'électricitéinférieure au premier seuil et lorsqu'une fourniture decourant est demandée, on autorise la fourniture de 20 courant par la batterie.

Le premier seuil est de préférence choisi comme précité. Ainsi on autorise· la décharge de la" batterietant que la phase d'hétérogénéisation n'a pas encoredébuté, à savoir tant que, en début de charge, 25 l'électrolyte s'accumule dans les électrodes sanssuinter hors de celles-ci. La décharge de la batterien'entraîne pas alors de fonctionnement hétérogène etpeut être permise. Il s'agit d'une limitation au régimecommun de commande énoncé dans la définition générale de 30 l’invention. Ce régime commun (recherche prioritaire del'état de charge complète) est de préférence limité auxcas où la batterie dépasse le premier seuil.

Ce mode de décharge sera dans la suite appelé "microcyclage". Il est avantageux pour plusieurs 3 5 raisons : il permet de réduire la fréquence des cycles complets de la batterie. De plus, le taux de rendement 6 011640 énergétique obtenu est élevé, la concentration del'électrolyte dans le volume poreux des électrodes étantélevée.

Avantageusement, après que la batterie a fourni du ___ s courant jusqu'à atteindre un état de charge partiellenon nulle, -."et-, lorsque l'énergie aléatoire estdisponible, on commande la centrale de sorte qu'onautorise une alimentation de la batterie en courantjusqu'à avoir reçu une quantité d'électricité égale aupremier seuil.

Ainsi, la phase de décharge dans la limite dupremier seuil est combinée avec une phase de charge quila suit. Dans cette limite, on peut ainsi alterner lescharges et décharges successives pour faire durer lemicrocyclage.

Avantageusement, la centrale comportant au moinsdeux batteries, notamment adaptées à être connectées enparallèle l'une par rapport à l'autre, après que lesdeux batteries ou au moins deux des batteries ontatteint un état de charge partielle inférieure à undeuxième seuil prédéterminé et lorsque l’énergiealéatoire est disponible, on commande la centrale desorte qu'on alimente d'abord une première unique de cesbatteries jusqu'à atteindre un état de charge partielleégal au deuxième seuil.

De préférence, le deuxième seuil correspond à lalimite entre la phase d'hétérogénéisation et la phased'homogénéisation, ou à tout le moins, est le plusproche possible de cette limite. Sa valeur exacte dépenddu type de batterie. Ainsi, on privilégie unealimentation des batteries en courant l'une aprèsl'autre jusqu'à obtenir l'achèvement de la phased'hétérogénéisation pour la première batterie, cettephase autorisant une intensité de courant plusimportante que la phase d'homogénéisation qui luisuccède. 7 011640

Ainsi, onde charge

Avantageusement, après que la première batterie aatteint le deuxième seuil et lorsque l'énergie aléatoireest disponible, on commande la centrale de sorte qu'onalimente simultanément la première batterie et la ou uneautre des batteries^ ayant un état de charge partielleinférieure au .deuxième seuil.

Ainsi, après que la phase d'hétérogénéisation a étécomplétée sur une batterie, on fait de même sur uneautre batterie tout en effectuant la phased'homogénéisation sur la première batterie. optimise le nombre de.' batteries en état complète lorsque cesse la disponibilité de l'énergiealéatoire, par exemple en cas d'énergie solaire, en finde journée. Dès lors, après la période de disponibilité,la quantité d'énergie stockée disponible pour lafourniture de courant est optimisée.

Avantageusement, lorsque l'énergie aléatoire estdisponible, on commande la centrale de sorte que, selonl'ordre des priorités décroissantes suivant: - lorsque la ou au moins une des batteries a reçu unequantité d'électricité inférieure au premier seuil, onalimente la ou successivement chacune de ces batteriesjusqu'à avoir reçu une quantité d'électricité égale aupremier seuil ; - lorsque la ou au moins une des batteries a un état decharge partielle supérieure au deuxième seuil, onalimente la ou successivement chacune de ces batteriesjusqu'à atteindre un état de charge complète ; et - lorsque la ou au moins une des batteries a reçu unequantité d'électricité supérieure au premier seuil et aun état de charge partielle inférieure au deuxièmeseuil, on alimente en courant la ou successivementchacune de ces batteries jusqu'à atteindre un état decharge partielle égale au deuxième seuil.

Ainsi, l'ordre des priorités décroissantes est : microcyclage, "surcharge", "charge" (c'est-à-dire charge 8 011640 incomplète) . Ce mode de mise en oeuvre du procédé estparticulièrement adapté aux cas où il est prévu quel'énergie temporellement aléatoire cesse prochainementd'être disponible pour une certaine période. Parexemple,, lorsqu'il s^'agit de l'énergie solaire, celacorrespond à . une., prévision météorologique annonçant unfaible ensoleillement. Dans cette situation, onprivilégie le microcyclage face aux phases de surchargeet de charge, l'énergie stockée dans la ou les batteriesétant disponible immédiatement.

Avantageusement, lorsque l'énergie aléatoire estdisponible, on commande la centrale de sorte que, selonl'ordre des priorités décroissantes suivant: - lorsque la ou au moins l'une des batteries a un étatde charge partielle supérieure au deuxième seuil, onalimente en courant la ou successivement chacune de cesbatteries jusqu'à atteindre un état de charge complète ; - lorsque la ou au moins l'une des batteries a reçu unequantité d'électricité inférieure au premier seuil, onalimente en courant la ou successivement chacune de cesbatteries jusqu'à avoir reçu une quantité d'électricitéégale au premier seuil ; et - lorsque la ou au moins l'une des batteries a reçu unequantité d'électricité supérieure au premier seuil et aun état de charge partielle inférieure au deuxièmeseuil, on alimente en courant la ou successivementchacune de ces batteries jusqu'à atteindre un état decharge partielle égale au deuxième seuil.

Dans ce mode de mise en oeuvre, les prioritésdécroissantes sont donc ·. surcharge, microcyclage,charge. Ce mode est adapté aux cas où l'on prévoit quel'énergie aléatoire va être insuffisamment disponiblepour achever la charge complète d'au moins une batterie.

Avantageusement, lorsque l'énergie aléatoire estdisponible, on commande la centrale de sorte que, selonl'ordre des priorités décroissantes suivant-. 9 011640 - lorsque la ou au moins l'une des batteries a un étatde charge partielle supérieure au deuxième seuil, onalimente en courant la ou successivement chacune de cesbatteries jusqu’à atteindre un état de charge complète ; —5. - lorsque la.ou au t^pins · 1 'une des batteries a reçu une quantité d'él-e.ctricité supérieure au premier seuil et. aun état de charge partielle inférieure au deuxièmeseuil, on alimente en courant la ou successivementchacune de ces batteries jusqu'à atteindre un état de 10 charge partielle égale au deuxième seuil ; et - lorsque la ou au moins l'une des batteries a reçu unequantité d'électricité inférieure au premier seuil, onalimente en courant la ou successivement chacune de cesbatteries jusqu'à avoir reçu une quantité d'électricité 15 égale au premier seuil.

Ainsi, dans ce mode de mise en oeuvre, les priorités sont : surcharge, charge, microcyclage. Ilcorrespond aux cas de prévision autres que ceuxprécités. Il est donc adapté aux cas où l'énergie 20 aléatoire semble disponible pour une période de tempsimportante. Par exemple, pour de l'énergie solaire, ils'agit du cas de prévisions météorologiques indiquant unfort ensoleillement pour la journée.

Avantageusement, la centrale comportant au moins 25 deux batteries, notamment adaptées à être connectées enparallèle l'une par rapport à l'autre, lorsque l'énergiealéatoire est disponible et qu'une fourniture de courantpar la centrale est demandée, on commande la centrale desorte qu'on fournit du courant simultanément à partir de 30 toutes les batteries qui ne sont pas en phase de charge.

Avantageusement, après que la ou l'une des batteries a atteint un état de charge nulle puis passe à l'état de charge complète, on mesure une quantité d'électricité que reçoit la batterie pour passer de 35 l'état de charge nulle à un état de charge égal à un deuxième seuil prédéterminé. 10 011640

Ainsi, cette mesure permet de mettre à jour lavaleur de la capacité de la batterie, cette valeur étantsusceptible de varier au cours de la vie de la batterie.Cette mise à jour améliore la précision de la commandede la centrale, notamment- pdùr le suivi de la chargeinstantanée dp- la ou des batteries.

Avantageusement, on commande la centrale pouratteindre l'état de charge nulle de la batterie.

Ainsi, on force la batterie à se déchargertotalement en vue de mettre à jour la valeur de sacapacité. Cette opération est par exemple effectuéelorsque la décharge totale de la batterie ne s'est pasproduite depuis une période prédéterminée.

Avantageusement, la ou au moins l’une des batteriescomprenant au moins deux sous-ensembles adaptés chacun àrecevoir et à fournir du courant électrique, on mesuresur la batterie au moins deux tensions en sériecomprenant chacune une tension aux bornes de l'unrespectif des sous-ensembles.

Ainsi, on suit avec davantage de précisionl'évolution de l'état de charge de chaque sous-ensemblede la batterie.

Avantageusement, la ou les batteries sont en outreadaptées à être alimentées en courant électrique àpartir d'une source d'énergie à disponibilitétemporellement certaine.

La centrale peut alors être appelée "centralehybride".

On prévoit également selon l'invention une centraleélectrique adaptée à être associée à une sourced'énergie à disponibilité temporellement aléatoire, lacentrale comportant au moins une batterie adaptée à êtrealimentée en courant électrique à partir de la source,et des moyens de commande de la centrale, dans laquelleles moyens de commande sont adaptés à mettre en oeuvrele procédé selon l'invention. 11 011640

Avantageusement, la centrale comportant au moinsdeux batteries, notamment adaptées à être connectées enparallèle l'une par rapport à l'autre, la centralecomporte des moyens pour interdire la fourniture decourant par l'une quelconque des batteries à l'autre ouà une autre quelconque’ des batteries.

Avantageusement, la centrale comporte quatrebatteries.

Ce nombre permet de commander les phases de chargeet de décharge des batteries en fonction de ladisponibilité de la source d'énergie temporellementaléatoire et de la demande en courant, en conciliant unebonne souplesse et un coût raisonnable. D'autres caractéristiques et avantages del’invention apparaîtront encore dans la descriptionsuivante d'un mode préféré de réalisation donné à titred'exemple non limitatif. Aux dessins annexés ·. - la figure 1 est une vue schématique d’une centraleélectrique selon l'invention ; la figure 2 est une vue schématique d'une desbatteries de la centrale de la figure 1 ; et la figure 3 est un exemple d'abaque pour ladétermination d'un coefficient "a" utilisable dans lecadre du procédé selon l'invention.

En référence aux figures 1 et 2, la centraleélectrique 2 comporte un ou plusieurs panneauxphotovoltaïques 4 adaptés classiquement à convertir lerayonnement du soleil 6 en courant électrique. Lacentrale est ainsi associée à une source d'énergie àdisponibilité temporellement aléatoire. La centrale 2comporte également un groupe électrogène 8 adapté à êtrealimenté en carburant pour fournir du courantélectrique. Ainsi, la centrale 2 est également associéeà une source d'énergie à disponibilité temporellementconstante, le groupe électrogène 8 pouvant être mis enmarche pour fournir du courant électrique de jour comme 12 011640 de nuit quelles que soient les conditionsmétéorologiques.

La centrale comporte plusieurs batteries 10, parexemple au nombre de deux, de préférence au nombre de 5 quatre comme en lJ'^pèçe. En référence à la figure 2,chaque batterie 10 comporte plusieurs sous-ensembles 12dont seulement deux ont été représentés pour plus desimplicité, mais qui peuvent être compris entre 6 et 150pour chaque batterie 10. Chaque sous-ensemble 12 10 comporte un bain d'électrolyte 14 dans lequel baignentdeux ensembles électrodes 16 respectivement positives etnégatives. Chaque sous-ensemble est adapté à fournir ducourant électrique lors de sa décharge, et inversement àrecevoir du courant électrique pour sa charge. Dans 15 chaque batterie 10, les sous-ensembles 12 sont connectésen série les uns aux autres.

La centrale 2 comporte deux bornes 18 pour lafourniture d'un courant électrique par la centrale. Ellecomporte des moyens de commutation amont 20 et aval 22, 20 d'un type classique. Les moyens de commutation amont 20sont connectés d'une part au groupe électrogène 8 et aupanneau 4, mutuellement en parallèle, et d'autre partaux batteries 10, mutuellement en parallèle. Les moyensde commutation aval 22 sont connectés d'une part aux 25 batteries 10 mutuellement en parallèle, et d'autre partaux bornes 18. Les moyens de commutation amont 20permettent de connecter au choix le groupe électrogène 8et/ou le panneau 4 à, au choix, une ou plusieurs desbatteries 10 . Les moyens de commutation aval 22 30 permettent de connecter au choix une ou plusieurs desbatteries 10 aux bornes 18.

La centrale 2 comporte un régulateur 24 équipé demoyens informatiques programmés pour commander lacentrale selon le procédé de l'invention. Le régulateur 35 est à cette fin connecté aux moyens de commutation amont20, aux moyens de commutation aval 22 et à chacune des 13 011640 batteries 10. Dans chacune de ces batteries 10, lerégulateur 24 est adapté à mesurer dans la batterieplusieurs tensions en série les une des autres dont letotal correspond à la tension aux bornes de la batterie.Ainsi, au lieu—de mesurer la tension aux. bornes del’ensemble des. sous-ensembles 12, on mesure une tensionaux bornes d'une première section des sous-ensembles,une autre tension aux bornes de la section suivante, etainsi de suite. On opère ainsi, en divisant la batterie10 en plusieurs sections, par exemple quatre, depréférence' égales entre elles. Ce procédé de mesurepermet, par comparaison, de déterminer qu'un premiersous-ensemble 12 arrive à l'état de décharge totale.

Pour chacune de ces batteries 10, le régulateur 24est adapté à mesurer la quantité d'électricité entrantdans la batterie lors d'une phase de charge ou sortantde la batterie lors d'une phase de décharge. Cettemesure est effectuée de façon classique. Lors d'unephase de charge, le régulateur 24 connaît donc à chaqueinstant la quantité d'électricité reçue par la batteriedepuis le début de la phase de charge. Par ailleurs, lerégulateur connaît la quantité d'électricité effective Qque doit recevoir la batterie 10 pour atteindre lacharge complète. Cette quantité Q est calculée par larelation suivante : Q = a x (C totale - Q début charge) où : - "C totale" est la capacité effective de la batterie 10à l'état de charge complète ; - "Q début charge" est la quantité d'électricité dans labatterie 10 lors de l'amorce de la phase de charge; et "a" est un coefficient de correction, appeléclassiquement "coefficient de charge", donné par une 14 011640 du procédé selonatteint l'état de abaque, par exemple du type de celle de la figure 3, enfonction de la profondeur de décharge.

Le régulateur 24 compare à chaque instant laquantité d’électricité mesurée reçue par la batterieavec Q à atteindre' VH · est donc à même de commanderl’arrêt de la phase de charge (déconnexion, de labatterie 10 par rapport au groupe électrogène 8 ou aupanneau 4) lorsque l’état de charge complète estatteint.

La valeur de "C totale" au début de la vie de labatterie 1Ό est sa capacité nominale. Toutefois, àmesure que la batterie est utilisée, la capacité totaleeffective de la batterie diffère de cette grandeur.C'est pourquoi, dans le cadre l'invention, lorsque la batterie charge nulle, la quantité d'électricité reçue par labatterie pour atteindre ensuite la charge complète estmesurée et calculée par le régulateur 24 et devient lanouvelle valeur de "C totale" pour les calculsultérieurs de Q. On met ainsi à jour la valeur de lacapacité totale de la batterie. De cette façon, lecalcul de l'énergie disponible stockée dans la batterieest effectué avec une plus grande précision.

De plus, lorsque la batterie n'atteint pas l'étatde charge nulle pendant une période prédéterminée, parexemple trois mois, le régulateur 24, dans le cadre duprocédé de l'invention, décharge totalement la batterieen question, de préférence à la décharge partielle outotale des autres batteries (lorsqu'une fourniture decourant est demandée), afin d'atteindre l'état de chargenulle. La phase de charge complète ultérieure permettraainsi une mise à jour forcée de la valeur de la capacitétotale de la batterie.

Comme on l'a vu plus haut, une opération de charge d'une batterie 10 depuis l'état de charge nulle à l'état de charge complète comprend une phase de "charge 15 011640 normale" et une phase de "surcharge" . Au cours de lacharge normale de l'électrolyte concentré 14 commencepar remplir les électrodes poreuses 16. La concentrationd'électrolyte dans le bain demeure alors homogène.Ensuite^ l'électrolyte -concentré suinte- hors desélectrodes .et ..tombe le long de celles-ci. Laconcentration de l'électrolyte extérieur aux électrodesdevient alors hétérogène. Ensuite, au cours de la"surcharge", le courant fourni à la batterie 10 separtage en un courant de charge proprement dit et uncourant d'electrolyse produisant un dégagement de gazaux électrodes 16 et conduisant à la réhomogénéisationde la concentration de l'électrolyte dans le bain.

Dans le présent mode de mise en oeuvre, le procédéselon l'invention utilise deux seuils pour lasurveillance de l'état de charge partiel d'une batterie.En l'espèce, le premier seuil correspond à une quantitéd'électricité reçue par la batterie telle que, au coursde la phase de charge "normale", l'électrolyte concentréa fini de remplir les électrodes 16 et que1'hétérogénéisation ne s'est pas amorcée. En pratique,l'état de charge partielle correspondant peut être égalà environ 5% de la capacité nominale de la batterie. Ledeuxième seuil correspond ici à l'état de chargepartielle de la batterie à la fin de la "charge normale"et avant l'amorce de la "surcharge", c'est-à-dire à lafin de la phase d'hétérogénéisation et avant le début de 1'homogénéisation.

Dans le présent mode de mise en oeuvre, un principedu procédé de commande est que lorsque l’énergie solaire6 est disponible, on commande a priori l'alimentationd'une batterie 10 en courant jusqu'à approcher le pluspossible l'état de charge complète et de préférence1'atteindre.

De plus, après que la batterie a été alimentéejusqu'à avoir reçu une quantité d'électricité supérieure 16 011640 au premier seuil, et lorsque l'énergie solaire 6 cessed'être disponible, on interdit a priori la fourniture decourant par la batterie lorsqu'une fourniture de courantest demandée à partir des bornes 18. En effet, danscebte situation, la' ^hase .d'hétérogénéisation du bain a-débuté et toute fourniture de courant par la -batterieconduirait, sous l'effet de la stratification del'électrolyte, à décharger de façon hétérogène lesélectrodes et à fatiguer prématurément les partiesinférieures des électrodes qui, dans ce cas, sont leszones les plus sollicitées.

En revanche, après que la batterie a été alimentéejusqu'à avoir reçu une quantité d'électricité inférieureau premier seuil et lorsqu'une fourniture de courant estdemandée, on autorise a priori la fourniture de courantpar la batterie. En effet, la stratification n'ayant pasété amorcée, on peut décharger la batterie poursatisfaire la demande et sans crainte de dégradationprématurée. Dès lors, après que la batterie a fourni ducourant et lorsque l'énergie aléatoire est disponible,on autorise une alimentation de la batterie en courantjusqu'à atteindre le premier seuil. On peut ainsialterner les phases de charge et de décharge dans lalimite supérieure du premier seuil. Il s'agit d'unfonctionnement en microcyclage dont les avantages ontété détaillés plus haut.

Un autre principe du présent mode de mise en oeuvredu procédé concerne la commande de la fin de chargecomplète, ou "surcharge", des batteries lorsqueplusieurs batteries sont candidates à cette fin. Selonce principe, après que. deux batteries au moins ontatteint un état de charge partielle inférieure audeuxième seuil, on commande la centrale 2 de sorte qu'onalimente a priori d'abord une première unique de cesbatteries 10 jusqu'à atteindre un état de chargepartielle égale au deuxième seuil. Ainsi, on privilégie 17 011640 le passage d'une batterie au deuxième seuil. Ensuite, 6 demeurede sortebatterie 10 disponible, onqu'on alimenteet une autre lorsque l'énergie solairecommande la centrale 2simultanément la première 5—batterie 10 ayant unxétat de charge partielle inférieureau deuxième .seuil . En effet, la phase de "surcharge"nécessite une faible quantité de courant. Le reste ducourant disponible peut donc être utilisé pour la chargenormale d'une autre batterie 10. 10 Par conséquent, pendant la journée, lorsque les besoins des utilisateurs sont nuis (ou couverts) et quele panneau 4 fournit du courant (ou du courant enexcès), cette quantité de courant non immédiatementconsommée par les utilisateurs est utilisée par priorité15 pour la "surcharge" d'une ou plusieurs batteries 10, àdéfaut pour la "charge normale" d'une batterie. Ainsi,on maximise la quantité d'énergie stockée dans lesbatteries en fin de journée. Par ailleurs, la prioritédu microcyclage par rapport à la "charge" et la20 "surcharge" n'est pas fixe, et dépend des circonstances.En fonction de celles-ci, trois modes de fonctionnementdifférents pour le procédé de commande sont prévus.

Le premier mode, prioritaire devant les deuxsuivants, est mis en oeuvre lorsqu'une batterie est en25 phase de "surcharge" et que les prévisions météorologiques indiquent que l’ensoleillement seraprobablement insuffisant pour terminer la surcharge encours. Dans ce mode, lorsque l'énergie solaire 6 estdisponible, on commande la centrale de sorte que, selon30 l'ordre des priorités décroissantes suivantes : lorsqu'au moins une des batteries 10 a reçu une quantité d'électricité inférieure au premier seuil, on alimente la ou successivement chacune de ces batteries jusqu'à avoir reçu une quantité d'électricité égale au 35 premier seuil. C'est le microcyclage ; 18 011640 - à défaut, lorsqu'au moins une des batteries a un étatde charge partielle supérieure au deuxième seuil, onalimente la ou successivement chacune de ces batteriesjusqu'à atteindre un état de charge complète. C'est laphase de surcharge ; - à défaut lorsqu'au-moins une des batteries a.reçu unequantité d'électricité supérieure au premier seuil et aun état de charge partielle inférieure au deuxièmeseuil, on alimente en courant la ou successivementchacune de ces batteries jusqu'à atteindre un état decharge partielle égal au deuxième seuil. C'est la phasede charge.

Aussi, dans ce premier mode del'ordre de priorité décroissante est-il fonctionnement,: microcyclage, "surcharge", "charge normale". Ce premier mode permet deprofiter autant que possible du tampon réalisé par lemicrocyclage des batteries, l'énergie ainsi stockéeétant immédiatement utilisable.

Le deuxième mode de fonctionnement, prioritairedevant le suivant, est mis en oeuvre lorsqu'une batterieest en cours de charge et que les prévisionsmétéorologiques indiquent que l'ensoleillement pour lereste de la journée sera insuffisant pour achever cette"charge normale" (sans surcharge). Dans ce cas, l'ordredes priorités décroissantes est : surcharge,microcyclage, charge.

Le troisième mode de fonctionnement, mis en oeuvreà défaut des deux premiers, présente l'ordre despriorités décroissantes suivantes : surcharge, charge,microcyclage. Il est notamment adapté au cas deprévisions météorologiques très favorables.

La commande de l’un ou l'autre mode peut être effectuée manuellement par une action sur le régulateur 24, par un utilisateur disposant lui-même des prévisions météorologiques. Alternativement, le régulateur 24 peut être adapté pour effectuer des prévisions 19 011640 météorologiques et choisir en fonction de celles-ci l'unou l'autre mode de fonctionnement.

Par ailleurs, dans le présent mode de mise enoeuvre du procédé, lorsque l'énergie solaire 6 estdisponible et qu'un^ fourniture de. courant, par lacentrale est demandée,- oh commande la centrale de sortequ'on fournit du courant au moyen de toutes lesbatteries qui ne sont pas en phase de charge, lesbatteries débitant en parallèle. Ainsi, par exemple, onfournit du courant simultanément par trois batteries 10,la quatrième batterie '10 étant en phase de "chargenormale". Egalement, par exemple, on fournit du courantsimultanément par deux batteries 10, les deux autresbatteries 10 étant en phase de charge, l'une d'entreelles étant en phase de surcharge. La centrale comportedes moyens classiques (diodes,...) pour interdire lafourniture de courant par l'une quelconque des batteries10 à une autre quelconque des batteries lorsqueplusieurs batteries 10 fournissent du courantsimultanément.

Le groupe électrogène 8 sert de source d'appointlorsque l'énergie solaire 6 ne suffit pas à couvrir tousles besoins des consommateurs. Le groupe électrogène estalors mis en marche pour alimenter le réseau desutilisateurs. Dès lors, en cas de surproduction decourant par le groupe 8, le groupe sert à alimenter lesbatteries 10 selon l'un des trois modes précités.

Par exemple, ce groupe 8 est mis en marche lorsquela réserve des batteries 10 est inférieure à unefraction des prévisions . de consommation avant le leverdu soleil (par exemple la moitié). Son fonctionnements'arrête lorsque l'énergie de nouveau disponible dansles batteries 10 est supérieure aux prévisions deconsommation avant le lever du soleil, augmentées d'unemarge de sécurité prédéterminée. Le groupe électrogène 8 20 011640 est une source d’énergie auxiliaire. Le but de lacentrale hybride est de satisfaire les besoins de tousles consommateurs.

Le procédé et la centrale selon l'invention sontutilisables également au. moyen d'une seule sourced'énergie 6 à- disponibilité temporellement aléatoire,sans source d’appoint. Il peut dès lors être nécessairede pratiquer le délestage (rationnement de laconsommation) lorsque l'état de charge des batteries 10atteint une limite basse prédéterminée et que l'énergie,par exemple solaire 6, est indisponible. L'invention peut être mise en oeuvre avec d'autrestypes d'énergie à disponibilité temporellementaléatoire, par exemple le vent.

On peut également envisager une centrale associée àdeux sources d'énergie à disponibilité temporellementaléatoire, différentes l'une de l'autre, par exemple lesoleil et le vent, et associée éventuellement à ungroupe électrogène.

Claims (17)

1. 21 011640 REVENDICATIONS

   1. Procédé de commande d'une centrale électrique (2) associée à une source d'énergie (6) à disponibilitétemporellemënt aléatoire,. la centrale comportant “aumoins une batterie (10) adaptée à être alimentée encourant électrique à partir de la source, procédé danslequel, lorsque l'énergie aléatoire (6) est disponible,on commande l'alimentation de la batterie (10) encourant, caractérisé en ce qu'on commande l'alimentationjusqu'à approcher le plus possible un état de chargecomplète de la batterie, et de préférence atteindre cetétat.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé ence que, après que la batterie (10) a été alimentéejusqu'à avoir reçu une quantité d'électricité supérieureà un premier seuil prédéterminé, on commande la centrale(2) de sorte qu'on interdit une fourniture de courantpar la batterie.
3. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé ence que, après que la batterie (10) a été alimentéejusqu'à avoir reçu une quantité d'électricité inférieureau premier seuil et lorsqu'une fourniture de courant estdemandée, on autorise la fourniture de courant par labatterie.
4. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé ence que, après que la batterie (10) a fourni du courantjusqu'à atteindre un état de charge partielle non nulle,et lorsque l'énergie aléatoire (6) est disponible, oncommande la centrale (2) de sorte qu'on autorise unealimentation de la batterie en courant jusqu'à avoirreçu une quantité d'électricité égale au premier seuil.
5. 5. Procédé selon l'une quelconque desrevendications 1 à 4, caractérisé en ce que, la centrale(2) comportant au moins deux batteries (10), notammentadaptées à être connectées en parallèle l'une par 22 011640 rapport à l'autre, après que les deux batteries ou aumoins deux des batteries ont atteint un état de chargepartielle inférieure à un deuxième seuil prédéterminé etlorsque l'énergie aléatoire (6) est disponible, oncommande la centrale Nie sorte qu'on alimente d'abord unepremière unique de ces batteries (10) jusqu'à atteindreun état de charge partielle égal au deuxième seuil.
6. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé ence que, après que la première batterie (10) a atteint ledeuxième seuil et lorsque l'énergie aléatoire (6) estdisponible, on commande- la centrale (2) de sorte qu'onalimente simultanément la première batterie et la ou uneautre des batteries ayant un état de charge partielleinférieure au deuxième seuil.
7. 7. Procédé selon la revendication 3 ou larevendication 4, et selon la revendication 5 ou larevendication 6, caractérisé en ce que, lorsquel'énergie aléatoire (6) est disponible, on commande lacentrale (2) de sorte que, selon l'ordre des prioritésdécroissantes suivant : - lorsque la ou au moins une des batteries (10) a reçuune quantité d'électricité inférieure au premier seuil,on alimente la ou successivement chacune de cesbatteries (10) jusqu'à avoir reçu une quantitéd'électricité égale au premier, seuil ; - lorsque la ou au moins une des batteries (10) a unétat de charge partielle supérieure au deuxième seuil,on alimente la ou successivement chacune de cesbatteries jusqu'à atteindre un état de charge complète ;et - lorsque la ou au moins une des batteries (10) a reçuune quantité d'électricité supérieure au premier seuilet a un état de charge partielle inférieure au deuxièmeseuil, on alimente en courant la ou successivementchacune de ces batteries jusqu'à atteindre un état decharge partielle égale au deuxième seuil. 23 011640
8. 8. Procédé selon la revendication 3 ou larevendication 4, et selon la revendication 5 ou larevendication 6, caractérisé en ce que, lorsquel’énergie aléatoire (6) est disponible, on commande la 5 centrale—de sorte q^e, selon 11 ordre des prioritésdécroissantes suivant : - lorsque la ou au moins l'une des batteries (10) a unétat de charge partielle supérieure au deuxième seuil,on alimente en courant la ou successivement chacune de 10 ces batteries jusqu'à atteindre un état de chargecomplète ; - lorsque la ou au moins l'une des batteries (10) a reçuune quantité d'électricité inférieure au premier seuil,on alimente en courant la ou successivement chacune de 15 ces batteries jusqu'à avoir reçu une quantitéd'électricité égale au premier seuil ; et - lorsque la ou au moins l'une des batteries (10) a reçuune quantité d'électricité supérieure au premier seuilet a un état de charge partielle inférieure au deuxième 20 seuil, on alimente en courant la ou successivementchacune de ces batteries jusqu'à atteindre un état decharge partielle égale au deuxième seuil.
9. 9. Procédé selon la revendication 3et selon la revendication 5 caractérisé en ce que, lorsquel'énergie aléatoire (6) est disponible, on commande lacentrale de sorte que, selon l'ordre des prioritésdécroissantes suivant : - lorsque la ou au moins l'une des batteries (10) a un30 état de charge partielle supérieure au deuxième seuil, on alimente en courant la ou successivement chacune deces batteries jusqu'à atteindre un état de chargecomplète ; - lorsque la ou au moins l'une des batteries (10) a reçu35 une quantité d'électricité supérieure au premier seuil et a un état de charge partielle inférieure au deuxième état de ou la ou la revendication 4,revendication 6, 25 24 011640 seuil, on alimente en courant la ou successivementchacune de ces batteries jusqu'à atteindre un état decharge partielle égale au deuxième seuil ; et - lorsque la ou au moins l’une des batteries (10) a reçuune quantité d'électricité- inférieure aupremier seuil,on alimente en- courant la ou successivement chacune deces batteries jusqu'à avoir reçu une quantitéd'électricité égale au premier seuil.
10. 10. Procédé selon l'une quelconque desrevendications 1 à 9, caractérisé en ce que, la centrale(2) comportant au moins deux batteries (10), notammentadaptées à être connectées en parallèle l'une parrapport à l'autre, lorsque l'énergie aléatoire (6) estdisponible et qu'une fourniture de courant par lacentrale est demandée, on commande la centrale de sortequ'on fournit du courant simultanément à partir detoutes les batteries qui ne sont pas en phase de charge.
11. 11. Procédé selon l'une quelconque desrevendications 1 à 10, caractérisé en ce que, après quela ou l'une des batteries (10) a atteint un état decharge nulle puis passe à l'état de charge complète, onmesure une quantité d'électricité que reçoit la batteriepour passer de l'état de charge nulle à un état decharge égal à un deuxième seuil prédéterminé.
12. 12. Procédé selon la revendication 11, caractériséen ce qu'on commande la centrale· (2) pour atteindrel'état de charge nulle de la batterie (10).
13. 13. Procédé selon l'une quelconque desrevendications 1 à 12, caractérisé en ce que la ou aumoins l'une des batteries (10) comprenant au moins deuxsous-ensembles (12) adaptés chacun à recevoir et àfournir du courant électrique, on mesure sur la batterieau moins deux tensions en série comprenant chacune unetension aux bornes de l'un respectif des sous-ensembles (12) . 25 011640
14. 14. Procédé selon l'une quelconque desrevendications 1 à 13, caractérisé en ce que la ou lesbatteries (10) sont en outre adaptées à être alimentéesen courant électrique à partir d'une source d'énergie 5 (8) à disponibilité temporellement certaine.
15. 15. Centrale électrique (2) adaptée à être associéeà une source d'énergie (6) à disponibilitétemporellement aléatoire, la centrale comportant aumoins une batterie (10) adaptée à être alimentée en 10 courant électrique à partir de la source, et des moyens(24) de commande de la 'centrale, caractérisée en ce queles moyens de commande (24) sont adaptés à mettre enoeuvre le procédé selon l'une quelconque desrevendications précédentes.
16. 16. Centrale selon la revendication 15, caractérisée en ce que, la centrale (2) comportant aumoins deux batteries (10), notamment adaptées à êtreconnectées en parallèle l'une par rapport à l'autre, lacentrale comporte des moyens pour interdire la 20 fourniture de courant par l'une quelconque des batteries (10) à l'autre ou à une autre quelconque des batteries.
17. 17. Centrale selon l'une quelconque desrevendications 15 ou 16, caractérisé en ce que lacentrale comporte quatre batteries (10).