Il existe un moyen simple de stocker l'énergie renouvelable, et nous avons déjà la technologie

Il existe un moyen simple de stocker l'énergie renouvelable, et nous avons déjà la technologie

 

L’effet que les combustibles fossiles ont sur l’urgence climatique conduit une poussée internationale pour utiliser des sources d’énergie à faible émission de carbone. À l’heure actuelle, les meilleures options pour produire de l’énergie à faible émission de carbone à grande échelle sont l’énergie éolienne et solaire.

 

Mais malgré les améliorations au cours des dernières années de leurs performances et coût , un problème important demeure: le vent ne souffle pas toujours, et le soleil ne brille pas toujours.

Un réseau électrique qui repose sur ces sources fluctuantes a du mal à constamment faire correspondre l’offre et la demande , et donc les énergies renouvelables sont parfois gaspillées car elles ne sont pas produites en cas de besoin.

L’une des principales solutions à ce problème est les technologies de stockage d’électricité à grande échelle . Ceux-ci fonctionnent en accumulant de l’électricité lorsque l’offre dépasse la demande, puis en la libérant lorsque le contraire se produit. Cependant, un problème avec cette méthode est qu’elle implique d’énormes quantités d’électricité .

Les technologies de stockage existantes comme les batteries ne seraient pas bonnes pour ce type de processus, en raison de leur coût élevé par unité d’énergie . Actuellement, plus de 99% du stockage d’électricité à grande échelle sont gérés par des barrages hydroélectriques pompés , qui déplacent l’eau entre deux réservoirs à travers une pompe ou une turbine pour stocker ou produire de l’électricité.

Cependant, il y a des limites à la quantité d’énergie hydraulique pompée qui peut être construite en raison de ses exigences géographiques.

Une option de stockage prometteuse est le stockage d’électricité thermique par pompage. Cette technologie relativement nouvelle existe depuis depuis une dizaine d’années et est actuellement testée dans des usines pilotes.

file 20200206 43102 py9rpb La ​​conversion de l’électricité en chaleur se produit dans le circuit central, puis stockée dans des réservoirs chauds et froids. (Pau Farres Antunez)

Le stockage d’électricité par pompage thermique fonctionne en transformant l’électricité en chaleur à l’aide d’une pompe à chaleur à grande échelle. Cette chaleur est ensuite stockée dans un matériau chaud, comme de l’eau ou du gravier, à l’intérieur d’un réservoir isolé.

Au besoin, la chaleur est ensuite retournée en électricité à l’aide d’un moteur thermique . Ces conversions d’énergie sont effectuées avec cycles thermodynamiques , les mêmes principes physiques utilisés pour faire fonctionner les réfrigérateurs, les moteurs de voitures ou les centrales thermiques.

Technologie connue

Le stockage d’électricité thermique par pompage présente de nombreux avantages. Les processus de conversion reposent principalement sur des technologies et des composants conventionnels (tels que échangeurs de chaleur , compresseurs , turbines et générateurs électriques) qui sont déjà largement utilisés dans le secteur de l’énergie. et les industries de transformation.

Cela raccourcira le temps nécessaire pour concevoir et construire un stockage d’électricité thermique par pompage, même à grande échelle.

Les réservoirs de stockage peuvent être remplis de matériaux abondants et peu coûteux tels que le gravier, les sels fondus ou l’eau. Et, contrairement aux batteries , ces matériaux ne constituent pas une menace pour l’environnement.

Les grands réservoirs de sel fondu sont utilisés avec succès depuis de nombreuses années dans les centrales solaires concentrées, qui est une technologie d’énergie renouvelable qui a connu une croissance rapide au cours de la dernière décennie.

L’énergie solaire concentrée et le stockage d’électricité thermique par pompage partagent de nombreuses similitudes, mais alors que les centrales solaires concentrées produisent de l’énergie en stockant la lumière solaire sous forme de chaleur (puis en la convertissant en électricité), les usines de stockage d’électricité thermique par pompage stockent l’électricité qui peut venir de n’importe quelle source – solaire, éolienne ou même nucléaire, entre autres.

Facile à déployer et compacte

Les centrales de stockage d’électricité par pompage thermique peuvent être installées n’importe où, quelle que soit la géographie. Ils peuvent également être facilement étendus pour répondre aux besoins de stockage du réseau.

Les autres formes de stockage d’énergie en vrac sont limitées par l’endroit où elles peuvent être installées. Par exemple, le stockage hydraulique par pompage nécessite des montagnes et des vallées où d’importants réservoirs d’eau peuvent être construits. Stockage d’énergie dans l’air comprimé repose sur de grandes cavernes souterraines.

Le stockage d’électricité thermique par pompage a une densité d’énergie plus élevée que les barrages hydrauliques pompés (il peut stocker plus d’énergie dans un volume donné). Par exemple, dix fois plus d’électricité peut être récupérée à partir de 1 kilogramme d’eau stockée à 100 ° C (212 ° F), comparativement à 1 kilogramme d’eau stockée à une hauteur de 500 mètres dans une centrale hydro-électrique pompée .

Cela signifie que moins d’espace est requis pour une quantité donnée d’énergie stockée, de sorte que l’empreinte environnementale de l’usine est plus petite.

Longue durée de vie

Les composants du stockage d’électricité thermique par pompage durent généralement des décennies. Les batteries, en revanche, se dégradent avec le temps et doivent être remplacées toutes les quelques années – la plupart des batteries de voitures électriques ne sont généralement garanties que pendant environ cinq à huit ans .

Cependant, même s’il y a beaucoup de choses qui rendent le stockage d’électricité thermique par pompage bien adapté au stockage à grande échelle d’énergie renouvelable, il a ses inconvénients.

Peut-être le plus grand inconvénient est son efficacité relativement modeste – ce qui signifie combien d’électricité est restituée pendant la décharge, par rapport à la quantité qui a été mise pendant la charge. La plupart des systèmes de stockage d’électricité thermique par pompage visent une efficacité de 50 à 70% , contre 80 à 90% pour les batteries lithium-ion ou 70 à 85% pour le stockage hydraulique par pompage [ 19459003].

Mais ce qui est sans doute le plus important, c’est le coût: plus il est bas, plus la société peut progresser rapidement vers un avenir sobre en carbone. Le stockage de l’énergie thermique par pompage devrait être compétitif par rapport aux autres technologies de stockage – bien que cela ne soit pas certain jusqu’à ce que la technologie arrive à maturité et soit entièrement commercialisée. . Plus tôt nous testerons et commencerons à déployer le stockage d’électricité thermique par pompage, plus tôt nous pourrons l’utiliser pour faciliter la transition vers un système énergétique sobre en carbone. The Conversation

Antoine Koen , doctorant en stockage d’énergie thermique par pompage, Université de Cambridge et Pau Farres Antunez , postdoctoral chercheur en stockage d’énergie, Université de Cambridge .

Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lisez l’article original .

Leave a Reply

avatar
  Subscribe  
Notify of

Copy link