Analyse de la réversibilité de la chaîne de puissance (Tle)

Chaque élément constituant une chaîne de puissance peut être réversible (circulation de puissance dans les 2 sens) ou irréversible (circulation en sens unique). 

Le plan de puissance ou « 4 quadrants » (figure ci-dessous) est un outil descriptif de la puissance fournie ou reçue par un système pluritechnique. Il permet de visualiser les échanges de puissances : leur quantité et leur sens.

2 axes sont tracés et séparent le plan en 4 quadrants.

Un axe représente l’effort, l’autre le déplacement. 

Rappel : le produit Effort x Déplacement est homogène à une puissance.
Puissance = Effort × Déplacement

Chaque quadrant sur le graphique représente donc une puissance qualifiée de positive si le système est moteur et négative si le système est générateur.

Unités d’effort :            

• Force (N) pour un mouvement rectiligne ;
• Couple (N.m) pour un mouvement de rotation.

Unités de déplacement :

• Vitesse linéaire (m/s) pour un mouvement rectiligne ;
• Vitesse de rotation angulaire (rad/s) pour un mouvement de rotation.

Quadrants 1 et 3 : le système est moteur (Puissance > 0), il « consomme » de la puissance.

Quadrants 2 et 4 : le système est générateur (Puissance < 0), il « fournit » de la puissance, souvent dans une situation de freinage.

Quadrants 1 et 2 : marche avant.

Quadrants 3 et 4 : marche arrière.

Que l’on parle d’énergie électrique, mécanique ou hydraulique, le stockage de l’énergie est un enjeu majeur du monde actuel.

Il consiste à « emmagasiner » un type d’énergie en vue d’une utilisation ultérieure. 

Exemples :

Les batteries électriques sont l’un des moyens les plus communs. Lorsqu’une batterie est en charge, elle emmagasine l’énergie électrique, puis la restitue à un récepteur (le consommateur), sans être connectée à une source de production électrique.

On distingue le stockage :

• embarqué, pour les applications mobiles (véhicule électrique par exemple) ;
• stationnaire, permettant seulement de décaler l’usage dans le temps, sans mobilité (barrage hydroélectrique par exemple).

Objectifs :

• Dans notre système de production d’énergie électrique à grande échelle, le stockage permet de combler les périodes où la production variable des énergies renouvelables (éolien, photovoltaïque) est trop faible ou fluctue.
• Pour les applications mobiles de tous les jours (téléphones portables, véhicules électriques) on vise la plus grande autonomie possible.