Les initiatives et expérimentations continuent de se multiplier sur le frond du stockage de l’électricité. La start-up suisse Energy Vault va construire cette année sa première tour de stockage à six grues, en Inde. Le principe : empiler des blocs de béton pour stocker de l’électricité. Une solution qui n’a rien d’intuitif, mais qui fonctionne, et présente un rendement, un bilan environnemental et une durée de vie proprement impressionnants. Découverte.

Le stockage de l’électricité est, avec les autres solutions de flexibilité et leur pilotage par des smart grids, la brique technologique indispensable à un développement à très grande échelle des renouvelables intermittents (éolien et photovoltaïque notamment). Si, en terme de stockage, les deux solutions les plus matures et les plus utilisées sont aujourd’hui les STEP et les batteries type Lithium-Ion, elles ne sont pas être des solutions idéales sur le long terme.

STEP et batteries Lithium-Ion : matures mais pas taillés pour le futur

Les STEP souffrent de s’appuyer sur un barrage hydro-électrique, ce qui limite les sites possibles et peut créer de forts désagréments dans les environs. La France, par exemple, a déjà exploité l’ensemble de son potentiel de STEP de grande capacité. Cette technologie, même si elle présente de solides atouts (maturité, bons rendements, stockage de grande capacité), ne pourra répondre seule aux besoins considérables en stockage de l’électricité qu’impose la transition énergétique.

Energy Vault suisse stockage electricite blocs beton - Les Smart Grids

Quant aux batteries Lithium-Ion, elles nécessitent un minerai rare, le lithium, et sont extrêmement difficile à recycler et produisent en fin de vie une pollution importante. Elles sont largement utilisées aujourd’hui car elles représentent la meilleure solution disponible, mais seront tôt ou tard remplacées par d’autres technologies plus durables, plus propres, et avec un meilleur rendement.

Le stockage : une effervescence de recherche appliquée

Cela explique que le stockage de l’électricité soit un des domaines où la recherche appliquée est la plus dynamique, au niveau mondial. Chercheurs, laboratoires, strat-up développent et expérimentent de nombreuses nouvelles solutions. Beaucoup sont extrêmement prometteuses, au moins dans le cadre d’un laboratoire.

La technologie inventée par la start-up suisse Energy Vault se distingue d’ailleurs pour cela : elle sera déployée industriellement dans le courant de l’année 2019, preuve que son potentiel n’est pas uniquement théorique.

Une sextuple grue de 120 mètres pour conserver l’énergie cinétique des mouvements de blocs de béton

Cette solution s’appuie sur une tour à six branches de 120 mètres de hauteur déplaçant des blocs de béton à différentes hauteurs. En regardant le prototype, difficile d’imaginer intuitivement qu’il s’agit d’un système de stockage. La tour ressemble davantage à un jeu de construction pour grands enfants. Et pourtant. Le dispositif d’Energy Vault utilise l’énergie cinétique, le « stockage » de cette énergie cinétique.

Energy Vault suisse stockage electricite blocs beton - Les Smart Grids

Le principe est d’une simplicité évangélique. Quand l’électricité est produite en excès, la grue utilise cette électricité pour faire grimper des blocs de béton de 8 m3 à différentes hauteurs. L’énergie cinétique de ce mouvement est alors transformé en énergie potentielle. En cas de demande dépassant l’offre, les blocs sont descendus par les grues, et ce mouvement alimente un alternateur, restituant ainsi l’énergie cinétique pour la transformer en électricité. « Aucun composant ou convertisseur supplémentaire n’est nécessaire, ce qui explique la grande efficacité de ce système » précise la start-up suisse.

Une « batterie mécanique » pilotée par un algorithme définissant les besoins du réseau

Le rendement de cette technologie serait ainsi entre 85% et 90%, soit légèrement plus que les STEP. L’électricité peut être restituée sur demande en moins de 3 secondes, ce qui en fait, selon Energy Vault, une « batterie, non pas chimique mais mécanique ».

Mieux, l’ensemble des mouvements de grue sont gérés par un algorithme développé par Energy Vault, qui détermine en temps réel à quelle hauteur un bloc doit être placé et quand le faire descendre. Cet algorithme s’appuie sur une série de paramètres, notamment les prévisions de demande, les prix de l’électricité, la météo et son influence sur la production d’énergies intermittentes, et optimise l’utilisation de cette réserve de stockage.

Une solution de stockage durable, respectueuse de l’environnement, bon marché

Cette technologie a également pour elle de s’appuyer sur du béton recyclé à partir de déchets de construction. La durée de vie du système est supérieure à 40 ans, sans déperdition de puissance comme avec les batteries. Le coût de la maintenance est presque nul. Ce qui en fait une solution de stockage particulièrement respectueuse de l’environnement.

Elle s’avère également extrêmement économique : le LCOS (Levelized Cost of Storage), incluant les coûts d’exploitation et de maintenance, est évalué par la start-up « à près de 0,05 $/kWh contre 0,17 $/kWh pour les STEP » – et plus encore pour des batteries Lithium-Ion.

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Une taille conséquente, qui la cantonnera aux endroits isolés

Chaque tour de 120 mètres offre une capacité de stockage de 35 MWh, et peut délivrer une puissance crête de 4 MW, celle d’une éolienne de grande puissance, pendant un maximum de 8h30. Cette puissance est de plus immédiatement mobilisable, et les tours peuvent aisément se construire au plus près des centrales éoliennes ou photovoltaïques.

Le principale défaut de cette solution est sa taille (120 mètres), d’autant que pour obtenir une forte capacité de stockage, il faut en construire plusieurs ! Dès lors, on imagine mal ces tours fleurir à côté des champs d’éolienne en France – déjà décriés pour leur impact sur le paysage. Dans les faits, il semble complexe d’imposer ces tours à proximité d’habitations. Elles seront naturellement cantonnées aux endroits isolés.

Une première tour construite en Inde en 2019 en partenariat avec Tata

Cela rend cette solution particulièrement recommandée pour les centrales solaires géantes construites dans des déserts, pour les centrales éoliennes installées dans des montagnes reculées, ou pour les centrales installées dans des friches industrielles. Plus globalement, il semble qu’elle s’adaptera bien aux pays d’une vaste superficie, disposant de larges zones sans population et propices aux EnR.

C’est justement dans un pays de ce type, en Inde, que sera construite, dans le courant de 2019, la première tour d’Energy Vault à échelle réelle. Elle est le fruit d’un partenariat avec le géant indien de l’énergie Tata, signé en novembre 2018, et permettra de vérifier, sur le terrain, que les promesses de cette technologie sont belle et bien tenues. Si l’essai est transformé, les contrats pourraient rapidement pleuvoir sur la start-up suisse. Pour le bien de la transition énergétique, c’est tout le mal qu’on souhaite à Energy Vault.

 

 

 

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