9 industries qui dépendent des batteries au plomb et des applications automobiles

Les batteries au plomb jouent un rôle important dans toutes les applications électriques.

Batteries lithium-ionsont devenus les favoris mondiaux pour le stockage d'énergie avec les avantages d'une légèreté, d'une puissance élevée et d'une longue durée de vie, ce qui en fait une source principale pour les applications mobiles telles que les véhicules électriques, les appareils électroniques personnels, les téléphones portables, ainsi que les outils électriques alimentés par batterie. Cependant, les batteries plomb-acide traditionnelles (qui sont progressivement remplacées par des batteries lithium-ion) sont toujours en croissance : statistiquement, elles devraient atteindre 59,7 milliards de dollars en 2026, avec un taux de croissance annuel moyen de 5,2 %.

Les batteries au plomb sont utilisées dans différentes applications depuis plus de 160 ans et restent la batterie électrochimique rechargeable la plus largement utilisée pour les applications de stockage d'énergie de petite et moyenne taille. Les batteries au plomb sont sûres, peu coûteuses, faciles à recharger et à recycler. La batterie est constituée de deux électrodes immergées dans un électrolyte d'acide sulfurique. L'électrode positive est constituée d'oxyde de plomb métallique, tandis que l'électrode négative est constituée de plomb métallique.

Les batteries au plomb sont divisées en deux types : les batteries au plomb inondées et les batteries au plomb à régulation par valve (VRLA) sans entretien. Les batteries au plomb inondées sont relativement peu coûteuses, mais nécessitent beaucoup d'entretien et de ventilation par rapport aux batteries VRLA sans entretien. Les batteries AGM sont un type de batterie VRLA dotée d'un séparateur en fibre de verre contenant de l'électrolyte d'acide sulfurique, qui peut fonctionner dans n'importe quelle position et sans risque de fuite d'électrolyte même si lebatteriele boîtier est perforé.

Les batteries au plomb sont les plus couramment utilisées dans les systèmes start-stop des automobiles en raison de leur faible coût et de leur capacité à générer des courants élevés pendant une courte période et de leur utilisation par des générateurs CA embarqués dans le véhicule. Pour d’autres utilisations, les batteries au plomb présentent certains défis, notamment une durée de vie relativement faible et une faible densité énergétique en raison de leur poids élevé (constitué de plomb).

Même si les batteries au plomb en sont à leur deuxième siècle, elles jouent toujours un rôle essentiel au 21e siècle, en particulier dans les environnements industriels. Nous avons rassemblé 9 applications pour les batteries au plomb, qui pourraient vous surprendre.

Batterie au plomb pour le démarrage de véhicules (SLI)

Les batteries au plomb sont principalement utilisées dans le démarrage des véhicules. Cette application s'appelle Démarrage, Éclairage et Allumage (SLI). Les batteries au plomb peuvent générer des courants élevés nécessaires au fonctionnement d’un moteur à combustion interne (ICE) froid.

La batterie au plomb 12 V peut alimenter le démarrage, l'éclairage, la visualisation des compteurs, la radio, le contrôle de l'air froid, etc. Le développement du transport électrique pourrait éventuellement conduire à la réduction des véhicules à moteur à combustion interne, cependant, la production d'essence et de diesel à faible coût Les voitures à moteur en Inde et en Asie maintiendront des exigences élevées en plomb-acide SLI.pilesdans les décennies à venir.

Les batteries au plomb peuvent être chargées avec des générateurs CA embarqués et quelques appareils électroniques, tandis que les batteries lithium-ion doivent être soigneusement surveillées par un système électronique sophistiqué pendant la charge pour éviter un emballement thermique dû à une surcharge.

Il existe encore une grande quantité de batteries au plomb SLI qui ne sont pas recyclées et le plomb métallique contenu dans les batteries entraînera une pollution de l'environnement. Dans ce cas, le gouvernement a publié de nombreuses politiques réglementaires et incitations fiscales pour faire progresser le recyclage du plomb-acide. batteries, avec un taux de recyclage élevé jusqu'à 95%, ce qui est un autre facteur essentiel pour l'utilisation constante des batteries au plomb.

Batterie au plomb pour chariot élévateur

Les chariots élévateurs alimentés par batterie ont largement remplacé ceux alimentés au gaz naturel. Vous pouvez conduire des chariots élévateurs électriques dans des bâtiments ou des espaces clos sans craindre l’accumulation de fumées toxiques et de monoxyde de carbone, nocifs pour la santé humaine.

Le chariot élévateur est une application mobile où le poids des batteries au plomb y contribuera. La batterie au plomb est généralement placée dans une position plus basse pour faciliter l'équilibre, en particulier lorsque le chariot élévateur doit placer les produits dans une position plus haute. Le remplacement des batteries au plomb par des batteries plus légères (par exemple, des batteries lithium-ion) peut nécessiter un lestage du chariot élévateur pour maintenir un fonctionnement sûr.

Les chariots élévateurs, en tant que partie importante de l'industrie de la manutention, la productivité et le faible coût sont des considérations importantes, pour cela, les batteries au plomb continueront à prendre la tête des applications pour chariots élévateurs.

Alimentation de secours pour centre de données

Les géants de l’Internet comme Amazon, Facebook et Google dépendent tous des systèmes de données pour continuer à fonctionner. En cas de panne de courant soudaine ou de brève interruption de l'alimentation électrique, le système d'alimentation sans interruption (UPS) sera activé pour maintenir les centres de données en ligne. Les batteries rechargeables fonctionneront comme une alimentation de secours à tout moment.

Traditionnellement, pour les avantages d'un faible coût et de faibles exigences techniques en matière de charge, les batteries au plomb sont le premier choix pour un système de veille de longue durée. Le poids de la batterie au plomb n'est plus un facteur vital dans cette application car la batterie est toujours dans un état statique tout au long de sa vie.

Les batteries lithium-ion remplacent déjà les batteries au plomb dans certaines applications des centres de données. En plus d'avoir une durée de vie plus longue (les batteries Li-ion ont une durée de vie d'environ 1 000 cycles contre 300 à 400 pour les batteries au plomb), les batteries Li-ion peuvent supporter la même quantité d'énergie que les batteries au plomb dans un espace plus petit. , ce qui sera un facteur clé lorsque la surface occupée du centre de données est coûteuse. Cependant, la batterie au plomb ne va pas disparaître de sitôt car elle présente toujours un avantage en termes de coût-efficacité.

Tour de signalisation/service 5G

Les téléphones portables sont devenus un appareil indispensable dans la vie moderne. En cas de panne de courant, la tour de signalisation doit disposer d'une alimentation de secours pour le fonctionnement normal du téléphone portable. L'alimentation de secours se présente sous la forme de batteries de secours et parfois d'un générateur d'énergie auxiliaire, qui peuvent maintenir le service téléphonique pendant plusieurs heures même en cas de panne du réseau électrique.

Le coût relativement faible et les faibles besoins d'entretien des batteries au plomb en font le choix privilégié pour les tours de signalisation comme alimentation de secours.

Les services 5G s'engagent à innover dans différents domaines, de la télémédecine à la conduite automatique des voitures, les besoins en énergie sont susceptibles d'augmenter. Par rapport aux batteries au plomb, les batteries lithium-ion de petite taille peuvent fournir plus de puissance dans le même espace. L'expansion de l'industrie des télécommunications aux États-Unis, au Brésil, en Inde et à Hong Kong nécessite des systèmes d'alimentation électrique sans interruption, et il reste à voir si les batteries lithium-ion commenceront à remplacer les batteries au plomb dans ces applications.

Stockage d'énergie renouvelable

Les appareils de production d’énergie renouvelable connaissent la croissance la plus rapide en Amérique. Les énergies renouvelables intermittentes comme l'énergie éolienne et l'énergie solaire seront stockées dans un système de stockage d'énergie et seront libérées en cas de besoin.

Les batteries au plomb à faible coût jouent à nouveau leur rôle car les batteries électrochimiques sont devenues une option populaire pour stocker l’énergie renouvelable à usage domestique et industriel à l’échelle du réseau. Les batteries au plomb sont souvent utilisées dans des applications hors réseau, telles que les micro-réseaux indépendants, en particulier lorsque les coûts initiaux peuvent constituer un obstacle.

Sous-marins nucléaires à moteur diesel

Si vous avez vu des films sur les sous-marins diesel de la Seconde Guerre mondiale, vous comprendrez l'importance des batteries pour eux. Dans un film hollywoodien, la capacité d'un sous-marin à fonctionner sous l'eau et à remonter à la surface doit beaucoup au grand nombre de batteries au plomb qui nécessitent l'attention constante de la quasi-totalité de l'équipage.

La flotte sous-marine américaine s'est développée et s'est développée pendant la Seconde Guerre mondiale, avec 263 sous-marins effectuant des patrouilles de guerre. Le sous-marin américain dispose de deux batteries, dont une composée de 126 batteries au plomb. La recharge peut être effectuée à la surface de l’eau ou sur un moteur diesel qui respire sous l’eau grâce à un système de ventilation.

L'entretien courant consistait à remplir les batteries avec de l'eau distillée provenant d'un grand réservoir situé à proximité du local des batteries. Comme pour les sous-marins précédents, les batteries étaient placées dans une position plus basse pour maintenir la stabilité du sous-marin.

En 1954, tout change pour le sous-marin avec le lancement de l’USS Nautilus, à propulsion nucléaire. Dotés de turbines à vapeur et de beaucoup d’électricité pour purifier l’eau et l’air, les sous-marins nucléaires peuvent rester sous l’eau pendant des mois et parcourir de grandes distances à grande vitesse. Il est intéressant de noter que les sous-marins nucléaires embarquent toujours des batteries au plomb pour fonctionner et retourner à la surface de l'eau en cas de problèmes avec les réacteurs nucléaires et les générateurs.

L’utilisation de batteries au plomb robustes fournit non seulement une alimentation de secours aux sous-marins nucléaires, mais maintient également l’équilibre. En effet, l'air à l'intérieur du sous-marin assure la flottabilité et la grande quantité de plomb contenue dans les batteries au plomb aide à entraîner le sous-marin sous l'eau pendant une plongée. Des batteries plus légères peuvent être utilisées, mais les sous-marins peuvent toujours avoir besoin d'un ballast en plomb pour maintenir leur flottabilité neutre sous l'eau.

Alimentation électrique de secours pour les hôpitaux

Les hôpitaux sont des infrastructures complexes qui nécessitent une alimentation électrique constante, stable et fiable. Toute brève panne de courant peut entraîner une perte de données sur le patient et une perturbation des équipements médicaux de secours, de la surveillance, de l'éclairage de secours, des panneaux de sortie de sécurité et des systèmes de sécurité.

La plupart des hôpitaux disposent d'un système de batterie de secours pour les coupures de courant à court terme et d'un système de générateur pour les pannes de courant plus longues. La réparation d'une panne de courant et l'alimentation de secours peuvent prendre 10 minutes ou plus.

Les batteries de secours des hôpitaux sont la plupart du temps en veille. Lorsqu'une panne de courant se produit, le système UPS doit se décharger rapidement à un courant élevé jusqu'à ce que le générateur puisse fonctionner correctement. Lorsque l'alimentation est rétablie, le système d'alimentation sans interruption continue de charger la batterie, puis entre dans une autre période de veille. Bien que les batteries UPS ne soient pas souvent utilisées, ces batteries sont généralement rapides et solides, ce qui convient bien à l'alimentation électrique des hôpitaux.

Exigences de déplacement des pointes du réseau

Le réseau doit disposer de fortes capacités de production pour fournir une énergie fiable et stable pendant les périodes de pointe. Historiquement, la demande de pointe était généralement satisfaite par des générateurs plus coûteux pour lesquels les systèmes de stockage par batterie sont désormais utilisés.

Les batteries au plomb ont un faible coût initial, ce qui les rend attrayantes en cas de charge de pointe de puissance ; cependant, leur durée de vie courte et l'incapacité de rester déchargés ou profondément déchargés pendant de longues périodes limitent leur utilisation dans les applications de systèmes électriques à l'échelle des services publics. Les batteries au plomb sont plus adaptées à certains services de réseau qui nécessitent une régulation fréquente, une charge et une décharge superficielles.

En 2012, East Penn Manufacturing a développé une super batterie de 3 MW capable de fournir des services de régulation de fréquence et de gestion de la demande grâce à un système hybride de batterie au plomb. Lorsqu'il ne fournit pas de services supplémentaires au réseau, le système de stockage d'énergie peut fournir des services de gestion de la demande au service public de distribution local.

Batteries au plomb pour véhicules électriques

Les batteries lithium-ion sont le premier choix en matière de batteries d'alimentation pour les moteurs de traction des véhicules électriques (VE), mais beaucoup continuent d'utiliser des batteries au plomb pour alimenter des systèmes tels que les microprocesseurs du système de démarrage, l'éclairage, les radios et les divertissements. Les batteries au plomb basse tension sont généralement chargées à l'aide d'un convertisseur DC-DC qui convertit la haute tension (300-600 V) de la batterie lithium-ion en une basse tension (12 V) qui maintient la charge de la batterie au plomb.

Le coût et la simplicité de fonctionnement sont les principaux facteurs qui incitent à utiliser des batteries au plomb dans les applications d’accessoires pour véhicules électriques. Les batteries au plomb sont lourdes, au fil du temps, les véhicules électriques commencent à utiliser des batteries auxiliaires lithium-ion 12 V plus légères ou sans batteries auxiliaires, mais alimentent directement les circuits basse tension des batteries au plomb via un convertisseur DC-DC.