Les installations avec mise au neutre selon le schéma III représentent un risque considérable pour la sécurité et ne correspondent pas à l’état actuel de la technique depuis longtemps. En collaboration avec EIT.swiss et l’ASCE, Electrosuisse a élaboré un dépliant d’information à l’intention des électriciens pour les aider à informer de manière objective les propriétaires d’immeubles de la nécessité d’un assainissement.

Le dépliant présente de manière pratique les erreurs typiques et explique quand un assainissement est nécessaire d’un point de vue technique et juridique.

Pourquoi la mise au neutre selon le schéma III est-elle problématique ?
Dans cette forme d’installation historique, le conducteur de neutre joue le rôle de conducteur de protection. Une seule erreur, comme un conducteur de neutre interrompu, un câblage inversé ou l’absence d’un pont entre N et PE, peut entraîner la mise sous tension de l’enveloppe. La coupure automatique en cas de défaut n’est pas garantie dans tous les cas. Même le montage ultérieur d’un DDR peut s’avérer techniquement difficile. Il existe un risque considérable d’électrocution, d’incendie et de dommages matériels.

Contexte juridique  

Le propriétaire de l’installation électrique est responsable de la sécurité de celle-ci. Conformément à l’Ordonnance sur les installations électriques à basse tension (OIBT, RS 734.27) et à l’Ordonnance sur le courant fort (RS 734.2), les installations électriques doivent être conformes aux règles techniques reconnues et ne doivent présenter aucun danger. Les installations ne répondant plus à ces exigences en raison de leur vieillissement ou de manipulations, ne bénéficient plus de la protection des droits acquis. De plus, la périodicité des contrôles des installations concernées a déjà été réduite à cinq ans en 2018, ce qui renforce la nécessité d’agir. Dans de nombreux cas, les certificats de sécurité ne sont plus délivrés. La directive ESTI n° 225 précise les exigences légales et met en évidence : l’assainissement des installations selon le schéma III est inévitable.

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La cinquième édition de notre magazine « Focus Salaire » vient de paraître. Elle montre clairement que la formation initiale, la formation continue et l’expérience professionnelle sont payantes. Les avantages d’une formation continue en gestion d’entreprise sont particulièrement manifestes. L’étude fournit également des informations intéressantes sur le thème de l’internationalité.

Focus Salaire comprend une étude approfondie du marché du travail avec des articles rédactionnels captivants sur des thèmes tels que l’internationalité, la transparence des salaires et la promotion des MINT. L’étude propose des évaluations graphiques et des interprétations détaillées sur les différences de
salaire en fonction du niveau de formation, de l’âge et de l’échelon hiérarchique. Il apparaît notamment clairement qu’une formation continue en gestion d’entreprise vaut la peine, tant sur le plan financier qu’émotionnel.

Le thème central de l’internationalité met en lumière la valeur ajoutée des séjours à l’étranger et de la collaboration avec des collègues internationaux. Les principales raisons d’un séjour à l’étranger sont l’amélioration des connaissances linguistiques, les opportunités professionnelles et la découverte de nouvelles cultures. Les expériences internationales élargissent les perspectives et constituent, dans notre secteur mondialement interconnecté, un aspect important du développement personnel et professionnel.

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Des chercheurs de l’Empa et de l’Imperial College London développent un drone résistant à la chaleur qui, en cas d’incendie de bâtiment ou de forêt, peut analyser les foyers de danger de très près. Les pompiers peuvent ainsi optimiser la stratégie d’une intervention à haut risque avant de pénétrer dans la zone dangereuse.

Là où d’autres sortent en courant, eux doivent entrer: les pompiers se mettent dans des situations dangereuses lors d’opérations de sauvetage. L’année dernière, les pompiers suisses sont intervenus plus de 12’000 fois pour lutter contre les incendies. Des robots volants pourraient les aider lors de telles interventions: des chercheurs de l’Empa et de l’Imperial College London développent actuellement un drone résistant à la chaleur, équipé de caméras et de capteurs de CO₂, qui peut fournir des informations importantes sur la répartition des foyers d’incendie, les dangers inattendus ou les personnes piégées.

Trop chaud pour les drones normaux

Les drones sont déjà utilisés dans la lutte contre les incendies pour prendre des photos aériennes, hisser des lances à incendie sur des immeubles, ou larguer des agents d’extinction dans des zones isolées, par exemple pour endiguer la propagation des incendies de forêt – mais uniquement à une distance sûre du foyer d’incendie. La chaleur extrême dégagée par un incendie est trop importante pour que les drones traditionnels puissent voler plus près : leur cadre fondrait et l’électronique cèderait. L’objectif était donc de développer un drone capable de résister à la chaleur et de fournir ainsi des données rapides et précises depuis le cœur du foyer de danger.

Ultraléger et résistant

Les chercheurs ont réussi à synthétiser un matériau isolant qui résiste à des températures élevées et rend ainsi le drone plus résistant au feu. Pour concevoir le «FireDrone», ils se sont inspirés de la nature, plus précisément d’animaux comme le pingouin, le renard polaire et le scarabée cracheur, qui vivent à des températures extrêmes. Tous ces animaux possèdent des couches de graisse, une fourrure ou produisent des couches de protection en matériau thermorégulateur qui leur permettent de survivre dans des conditions extrêmes.

Adapté aux combinaisons spatiales

Dans ce cas, les chercheurs en matériaux ont choisi un aérogel, un matériau ultraléger composé presque entièrement de pores remplis d’air entourés d’un soupçon de substance polymère, à base d’une matière plastique polyimide. Les aérogels de polyimide sont également étudiés par la NASA, par exemple pour l’isolation des combinaisons spatiales. L’équipe de recherche n’a toutefois pas misé sur le polyimide seul pour la synthèse de l’aérogel: le matériau composite est composé de polyimide et de silice, et est en outre renforcé par des fibres de verre. Des analyses en laboratoire ont montré que ce matériau relativement résistant au feu se prête particulièrement bien à l’utilisation dans les drones.

Vol au cœur de l’enfer

Lors des premiers tests effectués dans l’arène de vol de l’Empa à Dübendorf, le prototype du «FireDrone» a déjà montré de bons résultats. Les caractéristiques de vol et la maniabilité de ce drone d’environ 50 cm étaient excellentes, même avec un manteau isolant en aérogel, un système de refroidissement supplémentaire intégré et un revêtement en aluminium pour réfléchir la chaleur.

Des essais dans des conditions aussi réelles que possible, typiques d’une intervention en cas d’incendie, devaient cependant montrer si l’appareil pouvait également passer l’épreuve du feu. L’équipe de l’Empa a pu utiliser un tel «scénario réel» sur le terrain d’entraînement du centre de formation d’Andelfingen. Résultat: le prototype a résisté à plusieurs vols d’essai. L’électronique, la caméra thermique et les capteurs de CO₂ du drone étaient intacts et prêts pour d’autres tests. La prochaine étape consiste désormais à tester le drone dans un incendie qui, contrairement à une flamme de gaz relativement propre, présente un fort développement de suie.

Le «FireDrone» pourrait en outre être utilisé dans des environnements extrêmement froids, par exemple dans les régions polaires et sur les glaciers. L’équipe a en effet également testé le drone dans un tunnel glaciaire en Suisse afin d’étudier comment le système se comporte à des températures très froides. Des discussions sont déjà en cours avec d’éventuels partenaires industriels afin de poursuivre le développement du prototype. L’utilisation des drones est souvent limitée par des facteurs environnementaux tels que des températures extrêmes. Avec le «FireDrone», l’éventail des applications futures des drones dans des environnements extrêmes pourrait être considérablement élargi.

L’agrivoltaïque peut atténuer les conséquences des périodes de sécheresse sur la production de denrées alimentaires végétales : l’ombrage, qui fait souvent baisser les rendements des cultures lorsque l’eau est suffisante, peut même entraîner une augmentation de ces rendements en cas de sécheresse. C’est le résultat d’une étude menée par l’Université de Hohenheim, à Stuttgart.

Le remplacement des combustibles fossiles par des énergies renouvelables est considéré comme la solution clé pour freiner le changement climatique. Dans ce contexte, l’énergie photovoltaïque, c’est-à-dire la transformation de l’énergie solaire en énergie électrique par le biais d’installations photovoltaïques, est l’énergie renouvelable la plus abondante et elle devient, en outre, également de plus en plus abordable.

L’installation de systèmes photovoltaïques sur des surfaces libres est toutefois en concurrence directe avec d’autres formes d’utilisation des sols, par exemple avec la production agricole. L’agrivoltaïque offre une solution. Cette technologie permet de produire des aliments et de l’énergie sur la même surface. Pour ce faire, les panneaux photovoltaïques sont, par exemple, installés sur des supports de manière à ce que des plantes puissent être cultivées en dessous. Une alternative consiste à placer les modules près du sol et à utiliser l’espace entre les panneaux pour l’agriculture.

L’agrivoltaïque peut augmenter le rendement des cultures

Mais cette forme de production d’énergie peut aller encore plus loin. Des chercheurs du département d’écologie végétale de l’Université de Hohenheim ont étudié le potentiel de l’agrivoltaïque pour augmenter les rendements des cultures en cas de changement des conditions climatiques. Certes, l’ombre portée par l’installation photovoltaïque réduit les rendements lorsque l’eau est disponible en quantité suffisante pour la croissance des plantes. Toutefois, en cas de pénurie d’eau, les plantes profitent de la diminution de l’évaporation, et donc d’une perte d’eau réduite : le rendement est plus élevé que sur les surfaces non ombragées.

Important pour les régions sensibles à la sécheresse

Les chercheurs voient un potentiel particulier dans les régions qui connaissent à la fois une forte croissance démographique et des périodes de sécheresse marquées, comme c’est le cas en Inde ou en Afrique. C’est surtout la disponibilité de l’eau qui diminue drastiquement dans de nombreuses régions du monde – avec des conséquences importantes pour la sécurité de l’approvisionnement alimentaire.

En outre, dans les régions périphériques de tous les grands déserts, le photovoltaïque représente une stratégie de lutte contre la désertification. Dans les régions où l’eau souterraine est rare, il permettrait de réduire l’épuisement de cette ressource essentielle tout en diminuant les émissions de CO₂ liées à la production d’électricité, ce qui permettrait aussi de lutter contre le changement climatique. Ainsi, l’agrivoltaïque contribue non seulement à atténuer les effets du changement climatique dans des régions déjà considérées comme arides, il sera également particulièrement important pour les régions qui seront confrontées à une pénurie d’eau croissante à l’avenir, comme par exemple dans de grandes parties de la région méditerranéenne.

Un potentiel fortement dépendant de la région, des plantes et du système utilisé

Toutefois, ce potentiel varie considérablement en fonction des conditions climatiques et dépend fortement des plantes cultivées. Ainsi, la plupart des cultures étudiées jusqu’à présent tolèrent un ombrage allant jusqu’à 15% sans perte de rendement notable.

Les baies, les fruits et les légumes-fruits profitent même d’un ombrage, tandis que les rendements des plantes fourragères, des légumes-feuilles, des tubercules et des plantes sarclées ainsi que de la plupart des céréales n’en souffrent que très peu. En revanche, le maïs, la féverole, le soja et le lupin subissent de fortes pertes de rendement, même en cas de faible ombrage.

Un grand besoin en matière de travaux de recherche

Il manque toutefois encore de connaissances détaillées sur les relations entre les diverses formes d’agrivoltaïque et les réactions des différentes plantes. Car ces réactions ne se limitent pas à l’approvisionnement en eau. Ainsi, à l’ombre, de nombreuses plantes commencent à augmenter la croissance du matériel foliaire aérien actif en termes de photosynthèse. Ceci est intéressant pour les salades, par exemple, car cette partie des plantes présente un intérêt économique.

D’autres résultats de recherche ne sont pas seulement nécessaires pour choisir, dans les conditions climatiques données, les plantes optimales pour chaque ombrage. Ils peuvent également contribuer au développement de systèmes agrivoltaïques intelligents, dans lesquels les signaux de stress des plantes sont utilisés en temps réel pour contrôler l’orientation des panneaux, et donc l’ombrage.

La décision du Parlement européen sur la fin des véhicules à combustion à partir de 2035 l’a scellé : L’avenir de l’industrie automobile réside dans l’électromobilité. Cependant, comme un système de batterie n’a qu’une durée de vie moyenne d’environ dix ans, la montagne de batteries usagées ne cesse de croître et avec elle le problème de l’élimination et du recyclage des composants électriques.

La disponibilité et le coût des matières premières nécessaires aux batteries et aux moteurs électriques sont un facteur décisif pour rester compétitif. Il est donc d’autant plus important de ne pas simplement broyer les batteries usagées qui contiennent encore des matières premières précieuses, comme c’est le cas jusqu’à présent. La condition de base pour pouvoir réutiliser des composants de batterie est toutefois que les éléments d’une batterie puissent être démontés de manière purement sélective.

C’est précisément sur ce point que douze partenaires de recherche ont travaillé depuis fin 2019. Le projet “DeMoBat” (démontage de batteries et de moteurs électriques), coordonné par le Fraunhofer IPA, se consacre au développement de nouveaux concepts et technologies afin de pouvoir manipuler et traiter les composants électriques de manière à produire le moins de déchets possible et à perdre le moins de matières premières utilisées.

Conception de batteries adaptées au démontage

Un aspect important pour le démontage industriel est une conception appropriée des batteries afin qu’elles puissent être réparées ou démontées manuellement ou par robot. L’une des difficultés réside dans les nombreux modèles de batteries des différentes marques et modèles de voitures, dont la conception n’est pas encore favorable au recyclage ou aux stratégies alternatives d’économie circulaire. L’un des résultats du projet est une recommandation d’action pour une conception favorable au recyclage. La batterie adaptée au démontage a en outre été prototypée et étudiée à grande échelle.

Capacité et manipulation des batteries

Au début, les batteries doivent être testées pour déterminer la capacité encore disponible et les signes de vieillissement. Les analyses de température peuvent également être prises en compte. Viennent ensuite les tests de manipulation, c’est-à-dire la manière dont les batteries s’ouvrent et dont les composants peuvent être retirés. Un démonstrateur robotisé a été créé à cet effet dans le cadre de “DeMoBat”. En outre, les outils nécessaires ont été développés, qui peuvent par exemple saisir des objets et desserrer des vis ou des connexions. Cela nécessite également un traitement d’image performant, capable de détecter un grand nombre de vis, de câbles, etc.

Dans le cadre du projet, 25 technologies ont été conçues et testées, dont 8 ont été entièrement construites en tant qu’outils robotiques de démonstration et d’essai et pourraient être utilisées pour une exploitation industrielle permanente. En outre, un système de démontage flexible a été développé, capable de reproduire un démontage non destructif jusqu’au niveau des cellules. Un élément important du système de démontage flexible est le concept de sécurité, dans lequel la température est utilisée comme indicateur possible d’une réaction en chaîne si une batterie prend feu.

Réutilisation de matières premières chimiques grâce au jet d’eau à haute pression

Les partenaires ont également cherché à établir un cycle de création de valeur efficace, en commençant par la séparation mécanique et le recyclage des composants contenus dans le pack de batteries. Le recyclage à base d’eau utilisé est une nouvelle forme de récupération directe de la masse noire. Outre l’ouverture et la séparation partiellement automatisées des composants des cellules, un jet d’eau à haute pression est utilisé pour décoller le revêtement des électrodes des films de support. Il est ainsi possible d’obtenir des recyclats à faible empreinte carbone, ce qui réduit considérablement les émissions de gaz à effet de serre liées à la production en cas de forte incorporation.

Peut-on fabriquer des circuits imprimés à partir de fibres de cellulose qui réduisent l’empreinte écologique des ordinateurs ? Depuis de nombreuses années, Thomas Geiger mène des recherches dans le domaine des fibrilles de cellulose. Les fibres de cellulose poussent dans la nature de manière neutre en termes de CO₂, brûlent sans laisser de résidus et sont même compostables.

Thomas Geiger avait déjà fabriqué des cartes informatiques en fibres de cellulose et étudié leur biodégradation. Mélangées à de l’eau, les fibres biologiques donnent une boue épaisse qui peut être déshydratée et compactée dans une presse spéciale. Vingt platines expérimentales ont été fabriquées, soumises à divers tests mécaniques et finalement équipées de composants électroniques. L’essai a été concluant et la platine en cellulose a libéré les composants soudés après quelques semaines dans la nature.

Ces résultats sont désormais intégrés dans le projet européen “Hypelignum”. Il s’agit d’une électronique produite de manière durable. Un consortium de chercheurs autrichiens, slovènes, espagnols, néerlandais, suédois et suisses participe à ce projet qui débutera en octobre 2022. L’accent est mis sur la tentative de fabriquer et de tester des éco-circuits imprimés à partir de différents matériaux. Outre la cellulose nanofibrillée (CNF), on étudie la laine de bois et la cellulose de peuplier comme base. Le placage de bois est également utilisé comme base pour les circuits imprimés.

Deux départements de recherche de l’Empa collaborent au projet. Le département “Technologie et société” calculera l’empreinte écologique des éco-circuits à l’aide de bases de données de matériaux et comparera les différents concepts entre eux. Le département “Cellulose & Wood Materials” fabriquera les circuits imprimés à partir de matières premières renouvelables. L’électronique verte est depuis longtemps un axe de recherche de ce département, qui a déjà développé divers composants électroniques imprimés à partir de matériaux biodégradables, comme des batteries et des écrans.

Les exigences posées aux circuits imprimés fabriqués industriellement ne sont cependant pas triviales : les circuits imprimés doivent non seulement présenter une grande résistance mécanique, mais aussi ne pas gonfler dans des conditions humides ou se fissurer en cas de très faible humidité de l’air. Pour ce faire, le matériau est déshydraté dans une presse spéciale avec une pression de 150 tonnes. Ensuite, les fibres de cellulose se collent d’elles-mêmes sans aucun autre adjuvant. L’essentiel est de savoir à quelle pression, à quelle température et pendant combien de temps le processus de pressage doit avoir lieu afin de produire des résultats optimaux.

Les fibres de cellulose peuvent être une très bonne alternative aux matériaux composites à base de fibres de verre et réduire ainsi l’empreinte écologique des ordinateurs, car les circuits imprimés traditionnels, également appelés cartes de circuits imprimés ou PCB (printed circuit boards), sont dangereux pour l’environnement car ils sont généralement constitués de fibres de verre imprégnées de résine époxy. Un tel matériau composite n’est pas recyclable et ne peut jusqu’à présent être éliminé de manière appropriée que dans des installations de pyrolyse spéciales.

La sonde spatiale européenne «JUICE» doit explorer Jupiter et ses lunes glacées. A son bord se trouvent également des composants fabriqués à l’Empa, et ce grâce à un procédé de brasage spécialement développé pour l’occasion.

Vibrations, vide, rayonnement et variations extrêmes de température : Les instruments de mesure scientifiques pour les sondes spatiales doivent pouvoir résister à tout cela pendant des années tout en continuant à fonctionner avec une précision et une fiabilité maximales. Il n’est donc pas étonnant que chaque composant doive répondre aux exigences les plus élevées.

Hans Rudolf Elsener, du laboratoire de technologie d’assemblage de l’Empa, fournit depuis environ 25 ans, avec ses collaborateurs, différents composants pour des sondes spatiales en collaboration avec l’Université de Berne. Certaines missions de l’Agence spatiale européenne ont déjà embarqué ses composants. Prochaine destination : Jupiter.

Le 13 avril, la mission de l’ESA «Jupiter Icy Moons Explorer» («JUICE») a été lancée. Elle doit étudier la plus grande planète de notre système solaire, Jupiter, et ses lunes glacées Ganymède, Callisto et Europe. Parmi les 11 instruments scientifiques à bord de la sonde spatiale se trouve un spectromètre de masse développé à l’Université de Berne. Le «Neutral Ion Mass Spectrometer» mesure la composition chimique de la couche la plus externe de l’atmosphère de Jupiter et de ses lunes. Au cœur de cet instrument de seulement 36 cm de long se trouve une pièce de l’Empa.

Pour les chercheurs de l’Université de Berne, l’équipe d’Elsener a fabriqué quelques composants pour l’instrument de mesure de haute précision, dont le «reflektron». On peut se le représenter comme un miroir électrique – les ions qui arrivent sont freinés par l’application d’un champ électrique et accélérés dans la direction opposée. Cela permet de réaliser des mesures beaucoup plus précises.

Le Reflektron se compose de cylindres en céramique empilés, entre lesquels sont insérés des anneaux étroits en titane. Les faces intérieures des cylindres en céramique sont revêtues en spirale d’une pâte d’oxyde métallique à haute résistance contenant du verre. Ce revêtement robuste permet d’appliquer un champ électrique puissant qui n’utilise qu’une petite partie du peu de courant disponible à bord de la sonde spatiale.

Les différents composants du reflet ont été soudés ensemble à l’Empa dans un four spécial sous vide poussé. En effet, si de l’oxygène était présent dans le four, le titane s’oxyderait en une poudre blanche sous l’effet des températures élevées. Avant le brasage, les composants sont donc revêtus afin d’optimiser le processus de brasage.

L’équipe d’Elsener a déjà terminé les composants de «JUICE» en 2019. Mais il faudra encore attendre un certain temps avant que les premiers ions de l’atmosphère de Jupiter ne traversent le reflet : JUICE n’atteindra probablement pas l’orbite de Jupiter avant l’été 2031.

Un procédé de recyclage développé à l’Institut de technologie de Karlsruhe (KIT), qui combine des processus mécaniques et des réactions chimiques, permet de récupérer jusqu’à 70% du lithium contenu dans les déchets de batteries. Cela permet d’obtenir un meilleur rendement à moindre coût ainsi qu’une plus grande durabilité.

Les batteries lithium-ion envahissent notre quotidien : elles alimentent non seulement les ordinateurs portables et les smartphones, les jouets, les télécommandes et autres petits appareils, mais font également office de principal réservoir d’énergie pour l’électromobilité, qui connaît une croissance rapide. L’utilisation croissante de ces batteries exige des méthodes de recyclage durables sur le plan économique et écologique. Aujourd’hui, ce sont surtout le nickel et le cobalt, le cuivre et l’aluminium ainsi que l’acier qui sont récupérés et recyclés à partir des déchets de piles. La récupération du lithium est actuellement encore coûteuse et peu rentable. Les procédés disponibles, généralement métallurgiques, consomment beaucoup d’énergie et laissent des sous-produits nocifs.

Le nouveau procédé de mécanochimie, qui utilise des processus mécaniques pour provoquer des réactions chimiques, permet d’atteindre un taux de récupération allant jusqu’à 70% pour le lithium. Il n’est pas nécessaire d’utiliser des produits chimiques corrosifs, des températures élevées ou de trier les matériaux au préalable. Le procédé convient à la récupération du lithium à partir de matériaux cathodiques de différentes compositions chimiques et donc à de nombreuses batteries lithium-ion disponibles sur le marché. Il permet un recyclage peu coûteux, efficace sur le plan énergétique et respectueux de l’environnement.

Pour leur procédé, les chercheurs utilisent l’aluminium comme agent réducteur dans la réaction mécanochimique. Comme l’aluminium est déjà présent dans la cathode, le procédé ne nécessite pas d’apport supplémentaire. Les déchets de piles sont d’abord broyés. Ils sont ensuite utilisés dans une réaction avec l’aluminium pour produire des matériaux composites métalliques contenant des composés de lithium solubles dans l’eau. Le lithium est ensuite récupéré en dissolvant les composés hydrosolubles dans l’eau, puis en les chauffant afin d’éliminer l’eau par évaporation. Comme la réaction mécanochimique se déroule à température et pression ambiantes, le procédé est particulièrement efficace sur le plan énergétique. Un autre avantage réside dans la simplicité du processus, ce qui facilitera son utilisation à l’échelle industrielle. En effet, dans un avenir proche, de grandes quantités de batteries seront à recycler.

Afin de pouvoir déterminer l’état des cellules de batterie de manière plus précise et sans devoir recourir à un laboratoire, le Fraunhofer IFAM de Brême a perfectionné la détermination de la résistance du courant alternatif au sein de la batterie au moyen de la spectroscopie d’impédance dynamique. Il est ainsi possible d’effectuer des mesures pendant le fonctionnement, ce qui permet d’obtenir des informations sur les performances en temps réel.

De nombreux facteurs sont déterminants pour le vieillissement des cellules de batterie. Outre le vieillissement calendaire, qui est principalement déterminé par les températures de stockage et l’état de charge pendant le stockage, c’est surtout l’historique de tous les processus de charge et de décharge avec les charges de courant et les températures qui se sont produites à chaque fois qui est déterminant. Il s’agit donc de nombreux facteurs d’influence variables sur de grandes périodes, raison pour laquelle la détermination précise de l’état de vieillissement est complexe et jusqu’à présent liée à des dépenses considérables. Dans ce contexte, les approches existantes se basent soit sur des simulations, qui représentent une description simplifiée du système de batterie et du processus de décomposition, soit sur une extrapolation expérimentale de la durée de vie cyclique des cellules de la batterie. Dans ce cas, on détermine la relation empirique entre l’impédance mesurée d’une cellule et la capacité de la batterie.

Pour la modélisation simulée, il faut connaître les processus détaillés pour chaque type de cellule. De plus, pour le transférer à une nouvelle chimie de cellule, il faut refaire tout le processus de description, ce qui est coûteux. C’est également le cas pour l’extrapolation à partir de mesures, car l’ensemble des mesures doit être effectué pour chaque type de cellule à décrire et pour toutes les conditions environnementales existantes (température, profil de charge, etc.).

Avec la nouvelle approche de développement pour la détermination de la durée de vie, le système de batterie reçoit une mémoire de tous les processus. Dans la nouvelle approche, la durée de vie des cellules de la batterie est décrite à l’aide d’un modèle basé sur une connaissance limitée de la chimie des cellules. Pour ce faire, des modèles mathématiques de comportement non linéaire avec des “effets de mémoire” (appelés séries de Volterra) sont utilisés pour décrire les propriétés des cellules. Cette approche présente l’avantage de faire dépendre la sortie du système de l’entrée dans le système à tout moment, ce qui donne au système une mémoire de tous les processus précédents, ce qui est indispensable pour décrire le processus de vieillissement.

L’étape décisive est alors la mesure de l’impédance dynamique des cellules de la batterie pendant l’utilisation, c’est-à-dire pendant la charge ou la décharge de la cellule. Il est alors possible de mesurer directement les paramètres mathématiques décrivant le comportement des cellules. Cette représentation mathématique permet ensuite de prendre en compte des états non mesurés, ce qui rend possible la transposition à d’autres conditions environnementales et à d’autres chimies de cellules, c’est-à-dire la prise en compte de nouveaux types de batteries.

La nouvelle méthode offre non seulement la possibilité d’appliquer les résultats à des types de cellules très différents (par ex. les batteries à l’état solide) avec un minimum d’efforts, mais surtout l’avantage de pouvoir effectuer les mesures directement pendant l’utilisation d’une batterie, par ex. dans une voiture électrique. Il n’est pas nécessaire de faire appel à un laboratoire supplémentaire ou de limiter l’utilisation pour déterminer l’âge.

L’implémentation dans le système de gestion de la batterie permet donc d’obtenir toutes les données nécessaires au pronostic de la durée de vie pendant l’utilisation du système. De plus, il est possible de développer des stratégies de charge optimisées sur la base de ces données afin d’augmenter la durée de vie totale du système de batterie. Cela permet de réduire les coûts de la durée de vie et d’augmenter la durabilité lors de l’utilisation d’un système de batterie dans l’application.