LA LITHOÉLECTRICITÉ, ENFIN UNE RÉALITÉ

Utiliser l’énergie potentielle de pesanteur des rochers, c’est désormais ce que font des véhicules en dévalant des montagnes !

Une fois encore, après les caméras térahertz, les petits réacteurs nucléaires… votre rubrique préférée s’est avérée prémonitoire Dès 2005 en effet, dans notre volonté de contribuer à la recherche d’énergies nouvelles, nous présentions la lithoélectricité, fondée sur l’exploitation de l’énergie potentielle de pesanteur des roches. Les rieurs qui, à l’époque, n’avaient vu dans cette chronique qu’un canular, au prétexte d’une parution dans le numéro du mois d’avril, en sont aujourd’hui pour leur frais. La lithoélectricité est désormais une réalité !

L’e-dumper, un énorme camion utilisé depuis bientôt cinq ans dans une carrière suisse, en est la preuve. La seule et unique source d’énergie avec laquelle il recharge les batteries qui alimentent son moteur électrique est l’énergie potentielle de pesanteur des roches qu’il transporte depuis le site d’extraction jusqu’à l’usine de fabrication de ciment en contrebas Cette démonstration grandeur nature du potentiel de la lithoélectricité n’est qu’un début : plusieurs projets dans la même veine sont en développement

Faire Le Plein En Descente

L’e-dumper (voir la figure ci-dessus), abréviation d’Elektro-Dumper, est un camion à la motorisation électrique qui met à profit le freinage régénératif En d’autres termes, les mêmes moteurs électriques qui le propulsent sur le plat et dans les montées, se transforment en alternateurs dans les descentes Là, pour ralentir le véhicule qui gagne de la vitesse, au lieu des freins traditionnels qui dissipent toute l’énergie cinétique sous forme de chaleur, ces alternateurs la convertissent en énergie électrique ensuite stockée dans les batteries.

L’e-dumper est le plus gros véhicule électrique du monde. Lorsque, en descente, la benne chargée de minerai extrait d’une carrière en altitude, il accélère sous l’effet du poids, l’énergie cinétique est convertie en énergie électrique stockée dans des batteries au lithium de plusieurs tonnes.

Toutefois, comme dans toute question énergétique, l’important n’est pas vraiment le « comment ? » ni le « est-il possible de ? » mais le « combien ? » Plus précisément ici, quelle quantité d’énergie peut être récupérée lorsque le camion chargé descend jusqu’à l’usine, et cette énergie est-elle suffisante pour assurer la remontée du véhicule jusqu’à la carrière ? Pour répondre, examinons et croisons avec un œil de physicien les données glanées dans la presse, sur les sites du cimentier Vigier, à Péry, en Suisse, où circule l’e-dumper, de la compagnie eMining AG, fondée en 2017 pour concevoir et réaliser ce camion, et enfin du fabricant des batteries qui l’équipent, Lithium System.

L’e-dumper est un monstre : il s’agit d’un camion de mine à 6 roues (2 à l’avant, 4 sur l’essieu arrière), de près de 10 mètres de longueur pour 4,5 mètres

Nous De Vous Faire Pr F Rer Le Train

Un des freins à une récupération optimale de l’énergie cinétique d’un véhicule en descente réside dans les frottements de roulement des roues sur la chaussée. Lorsque pneu et route sont déformés par le poids du véhicule, la conversion mécaniqueélectrique s’accompagne de pertes importantes qui nuisent au rendement. Ces frottements de roulement seraient réduits au minimum avec le contact des roues d’acier d’un train sur les rails.

de largeur et autant de hauteur. Il pèse 55 tonnes à vide et transporte jusqu’à 65 tonnes de roches. De ces premières valeurs, on déduit que la masse à la descente est plus du double de la masse à la montée : autrement dit , l’énergie nécessaire pour vaincre la gravité à la montée est égale à moins de la moitié de l’énergie maximale que l’on peut récupérer à la descente Encore faut- il stocker cette énergie !

Des Batteries G Antes

Pour ce faire, le véhicule est équipé de batteries électriques au lithium, dont la capacité est d’au moins 600 kilowattheures (kWh), soit plus de 2 milliards de joules : elles ont un volume de plus de 1 mètre cube et pèsent 4,5 ou 8 tonnes selon les sources Cela fait de l’e-dumper le plus gros véhicule électrique du monde !

Pour un camion plein, de 120 tonnes (55 + 65), le dénivelé correspondant à une énergie potentielle de pesanteur égale à la capacité des batteries est de 1 800 mètres. Comparons cette valeur au dénivelé réel d’un trajet du camion L’examen des photos satellites indique que la carrière dans laquelle on extrait marne et calcaire est proche de la cimenterie et que le dénivelé est de l’ordre de 100 mètres seulement. Donc l’énergie récupérable en descente, égale à 33 kWh, est tout à fait stockable dans la batterie du véhicule Avec un rendement parfait, on gagnerait en un aller-retour, en utilisant en partie, pour remonter, l’énergie stockée à la descente, plus de la moitié de cette énergie , soit de l’ordre de 18 kWh. Une vingtaine d’allers-retours quotidiens suffiraient alors à recharger à moitié les batteries

Mais est-ce possible ? D’un point de vue électrique , les rendements sont aujourd’hui excellents ( de l’ordre de 90 % ), qu’il s’agisse de la conversion mécanique - électrique ou du stockage dans la batterie Il reste toutefois les pertes mécaniques et notamment le frottement de roulement : il est quantifié par un coefficient égal au rapport de la force nécessaire pour faire rouler sur celle pressant la roue sur le sol (ici, le poids).

Ce frottement est dû aux déformations à la fois des pneus et du sol, qui sont non négligeables avec un véhicule aussi

Les auteurs ont notamment publié : En avant la physique !, une sélection de leurs chroniques (Belin, 2017).