Le stockage de l’énergie, et particulièrement de l’électricité, est l’un des grands enjeux des années à venir, car indispensable à la transition énergétique. Des techniques ont fait leurs preuves, mais des expérimentations, des prototypes, des démonstrateurs ne cessent de voir le jour. Petite présentation de trois d’entre elles, toutes différentes dans leurs principes et leurs ambitions : stockage par un couple sel / antigel, toupies en béton, sphères sous-marine.

Si aujourd’hui les méthode de stockage de l’électricité les plus efficaces et fiables demeurent les batteries de type Lithium-Ion et les stations de pompage hydroélectriques de type STEP, ce secteur est tellement fondamental que de nouvelles techniques ne cessent d’éclore ou de ressurgir.

Stocker de l’énergie pour décaler production et consommation d’énergie

En effet, stocker de l’énergie permet de décaler la production et la consommation, ce qui en fait la solution idéale pour pallier d’une part à l’intermittence de certaines énergies renouvelables, éolien et photovoltaïque en tête, d’autre part pour éviter les coûteuses surcharges du réseau quand trop d’électricité est produite à un instant T.

Ce secteur est encore embryonnaire, et les expérimentations sont légion depuis quelques années ; certaines filières, comme les batteries Sodium-Souffre ou les techniques utilisant l’hydrogène semblent particulièrement prometteuse, cependant que le stockage CAES retrouve une vigueur ces dernières années. Mais dans un monde en mutations permanente, de nouvelles idées surgissent régulièrement. En voici trois, qui ont fait l’actualité ces dernières semaines.

Malta, la centrale à sel et antigel de Google

Celle qui a fait le plus de bruit est porté par Alphabet, la maison-mère de Google. L’entreprise a largement communiqué sur ce sujet, pour indiquer sa préoccupation environnementale, dans une période où Google est chahuté et accusé d’abus de position dominante.

Le projet est encore au stade de l’expérimentation et n’a pas été testé sur un réseau électrique grandeur nature, mais il promet sur le papier un stockage plus efficace et moins coûteux que les batteries Lithium-Ion. Baptisé Malta, il repose sur un surprenant couple : du sel et de l’antigel.

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Dans le détail ce système serait applicable à l’échelle d’une centrale électrique composée de quatre réservoirs reliés à une pompe à chaleur. Deux réservoirs étanches contiennent du sel, les deux autres de l’antigel ou un hydrocarbure liquide. La pompe à chaleur convertit l’électricité produite par une éolienne ou un panneau photovoltaïque en deux flux d’air, un chaud et un froid. Le premier va chauffer le sel ; le second va refroidir l’antigel. L’isolation des réservoirs permet de stocker cette chaleur et ce froid pour une durée allant de quelques heures à quelques jours.

Pour restituer l’énergie, le processus est inversé : les flux d’air emprisonnés dans les réservoirs sont libérés dans une turbine, qui le convertit en électricité. Le principe est connu depuis longtemps, Siemens travaille sur un prototype de ce type, mais il semble que les ingénieurs d’Alphabet aient trouvé une technique permettant de travailler à des températures moins extrêmes, évitant d’avoir recours à des matériaux d’isolation trop coûteux. Reste à nouer des partenariats avec des industriels pour mettre sur pied un prototype viable.

EnergieStro et ses toupies de béton pour stocker le solaire

Moins visible, la start-up française EnergieStro continue de développer son volant d’inertie en béton pour l’énergie solaire, nommé VOSS, pour « VOlant de Stockage Solaire ». Après des tests effectués pendant plusieurs années sur une habitation, une usine, un relai GSM, la start-up va construite cette année un prototype à grande échelle, d’une tonne, avant une commercialisation prévue pour 2018.

Le principe est simple : l’énergie produite par le panneau photovoltaïque sert à mettre en rotation à très grande vitesse une sorte de toupie géante ; grâce à des systèmes limitant les frottements, la toupie continue de tourner sans ajout d’énergie avec une perte minimale de vitesse. Si bien que cette énergie cinétique demeure récupérable pendant une durée actuellement d’une heure, mais qui devrait passer à sept ou huit heures avec le changement d’échelle.

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Des nombreux atouts : durée de vie illimité, insensible au froid et au chaud, sans matériel toxique, peu onéreux

Le principe du volant d’inertie n’a rien de nouveau, il est utilisé depuis des années pour stocker de l’énergie solaire, mais avec des matériaux à haute résistance, comme de la fibre de carbone, qui rendaient le système très cher à l’achat même si sa durée de vie semblait infinie. Le coup de génie d’EnergieStro est de mettre sur pied un volant d’inertie n’utilisant que des matériaux bon marché, en premier lieu le béton.

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Ce système présente de très nombreux avantages sur les batteries : sa durée de vie est en théorie illimitée, sa résistance et la simplicité de sa conception lui assurant des centaines de milliers voire des millions de cycles, là où une batterie dernière génération est HS au bout de quelques milliers de cycles ; il est insensible à la température et utilisable dans les zones de grand froid ou dans les déserts ; il n’utilise aucun matériau toxique comme le plomb ou le lithium ; son coût est plus que compétitif : 2 centimes d’euros pour stocker un kWh, contre 10 en moyenne pour une batterie.

Son défaut est qu’il ne peut stocker au-delà de sept ou huit heures. Mais devant sa robustesse et ses qualités, on peut penser que cette technologie a de très belles heures devant elle.

Fraunhofer IWES et ses sphères sous-marines qui utilisent la pression de l’eau

Plus surprenant encore, le centre allemand Fraunhofer IWES (Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik) a développé un prototype de stockage d’énergie s’appuyant sur la pression marine, à l’aide de sphères immergées en profondeur.

Si, pour le prototype, la sphère ne fait que 3 mètres, un développement industriel utiliserait des sphères de 30 mètres. Elles seraient remplies d’eau, et équipées de pompes reliées à une source d’énergie renouvelable – cette technique serait particulièrement judicieuse pour des fermes offshore.

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Quand de l’électricité est produite en surplus et ne peut être absorbée par le réseau, cette énergie active les pompes, qui vident les sphères de l’eau de mer qu’elles contiennent. Quand les besoins en électricité dépassent la production de la ferme éolienne ou photovoltaïque, les sphères laissent l’eau rentrer à l’intérieur, entraînant une turbine produisant de l’électricité.

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Un fort rendement mais une maintenance ardue

Des tests grandeur nature devraient démarrer dans la seconde moitié de 2017, mais la technique, là encore, présente de nombreux avantages, notamment un rendement très fort, une durée de stockage illimitée, une proximité naturelle des fermes offshore.

Se pose, en revanche, la question de la maintenance d’équipements immergé à une profondeur de plus de 600 mètres : réparer une panne sera plus compliqué que pour une toupie de béton ou le procédé de Google.

Un de ces procédés s’imposera-t-il dans les années qui viennent parmi les solutions de stockage privilégiées au niveau mondial ? L’avenir le dira, mais ces expérimentation prouve le dynamisme de ce secteur, et sont rassurantes pour la capacité à développer des solutions toujours plus rentables et toujours moins polluantes.

2 Commentaires

  1. Desole pour les accents, clavier QWERTY…
    Concernant les volants d’inertie, je doute puissamment du cout annonce de 2 centimes par kWh:
    « sa durée de vie est en théorie illimitée, sa résistance et la simplicité de sa conception lui assurant des centaines de milliers voire des millions de cycles, là où une batterie dernière génération est HS au bout de quelques milliers de cycles ; il est insensible à la température et utilisable dans les zones de grand froid ou dans les déserts ; il n’utilise aucun matériau toxique comme le plomb ou le lithium ; son coût est plus que compétitif : 2 centimes d’euros pour stocker un kWh, contre 10 en moyenne pour une batterie. »
    Je suis d’accord que l’aspect purement mecanique du procede doit permettre des centaines de milliers de cycles, mais a raison d’1 cycle de charge/decharge par jour, en 30 ans on n’aura effectue qu’environ 11.000 cycles donc, si le fabricant suppose que le cout d’acquisition est amorti sur des centaines de milliers de cycles pour arriver a son chiffre de 2 c/kWh, ce chiffre est totalement fantaisiste et le cout reel probablement superieur aux 10 c/kWh des batteries…

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