Une nouvelle batterie est capable de stocker l’énergie éolienne

L’énergie renouvelable est un beau progrès, mais qui ne va pas sans nouvelles contraintes, notamment au niveau du stockage. L’électricité, le flux généré par ces énergies, est un flux, non un stock, d’où le problème de la gestion des centrales de production pour éviter de les faire tourner à vide en heures creuses, et à l’inverse qu’elles soit sur-sollicitées en période de pointe (la Californie a connu ainsi des pannes géantes, le réseau étant surchargé de demande d’énergie, notamment pour la climatisation).



Plusieurs systèmes plus ou moins artisanaux ou volumineux tentent donc de « stocker » l’énergie ainsi générée pour ne plus avoir à régler les centrales en fonction de la demande et ne pas avoir de capacités inutilisées. Nous avions étudié le système du pompage-turbinage, puis du stockage par la glace dans le cas de la climatisation. D’autres systèmes utiliseront le véhicule électrique comme « stock » avec le concept V2G (vehicle-to-grid). Des batteries sont également étudiées, et l’une d’entre elle semble avoir réussi à stocker de l’énergie éolienne (EcoGeek).

Le système mit en place par Xcel Energy est le premier du genre puisqu’il avait pour ambition d’être à l’échelle du réseau d’électricité (et non pas « off the grid »). Leur batterie à réussi à stocker l’énergie produite par un champ éolien de 11MW dans l’Ouest du Minnesota, aux Etats-Unis. Plus précisément, la « pile » d’un mégawatt fonctionne avec un mélange de sodium-soufre, et est à mi chemin d’un test débuté en 2008 et qui finira en 2011. La seconde phase du test étudiera la viabilité économique du projet. La première phase a étudié plusieurs aspects de l’éolien, comme l’alimentation du réseau en heure de pointe comme en heures creuses, ou la compensation en temps réel en cas de surcharge du réseau.


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Une start-up française découvre un nouveau moyen de stocker l’hydrogène

Nous vous parlons assez peu de l’hydrogène, notamment car les dernières nouvelles, en ce qui concerne au moins les voitures propulsées de la sorte, n’étaient pas des plus optimistes. Mais l’innovation allant, ce carburant propre pourrait tout de même trouver sa place dans la grande famille des cleantech. Cleantechnica rapporte ainsi que McPhy Energy, une start-up française, pourrait, rien de moins, « faire fortune » grâce à un nouveau système de stockage de cette énergie qui résout le problème de son instabilité.




McPhy envisage même de commencer la commercialisation de son innovation dès Juillet, après avoir procédé à des tests sur deux réservoirs à une échelle industrielle, en partenariat avec CEA Liten, le laboratoire d’innovation des nouvelles énergies. McPhy a livré pour le moment un premier réservoir d’une capacité d’un kilogramme, et un second de 15kg doit être livré un peu plus tard pour que le CEA puisse le tester.


Cette technologie peut, selon McPhy, stocker l’hydrogène à casse pression et rapidement. « Le réservoir est associé à une source de production d’hydrogène qui pourrait être alimentée par l’électricité éolienne ou solaire. Une fois stocké, l’hydrogène peut être soit converti en électricité avec une pile à combustible, soit alimenter le marché croissant de l’hydrogène », précise Jessica Shankleman de Business Green.



La conception modulaire du réservoir permet de transférer de l’hydrogène presque sans perte d’énergie. Le directeur de McPhy, Pascal Mauberger, espère tirer 100 millions d’euros de chiffre d’affaires en 5 ans grâce au développement du secteur de l’énergie renouvelable et de son besoin impérieux de parvenir à stocker l’énergie produite de manière rentable. Ce débouché devrait compter pour 1/3 du chiffre de McPhy, les 2/3 restants proviendraient de la vente d’hydrogène directement.

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Des voitures électriques capables de servir d’unité de stockage pour le réseau électrique

La technologie V2G risque de faire parler d’elle. Ce concept, le « vehicle-to-grid », que l’on pourrait traduire par « de la voiture au réseau [électrique] », permettrait aux propriétaires de voitures électriques de gagner de l’argent en stockant de l’énergie pour le réseau électrique. On le sait, la thématique du stockage de l’énergie nécessite des innovations dans la gestion (comme le stockage par pompage-turbinage). L’électricité étant un flux, on parvient peu (voire pas) à la stocker, d’où des pics de production aux heures « de pointe » (en soirée, en hiver), et des usines en sous-production le reste du temps.

Selon AltDotEnergy, ces fluctuations pourraient donc être amoindries par un jeu de compensation avec les batteries des véhicules électriques. Le premier système V2G a été testé par l’Université du Delaware, avec 3 voitures électriques connectées au réseau de distribution d’électricité lorsqu’elles n’étaient pas utilisées. « Elles rapportent entre 5 et 10 dollars par jours en étant simplement branchées », précise Kenneth Huber, directeur technique de PJM grid, le distributeur d’électricité d’une bonne partie des Etats de la façade Atlantique des Etats-Unis.




Les véhicules « V2G compatibles » fonctionnent comme des éponges électriques. Elles peuvent absorber l’excédent d’énergie en période creuse, et en dégager sur le réseau en heure de pointe. Ceci est d’autant plus important que plus la part des énergies renouvelables augmentera, plus ces fluctuations seront importantes : l’énergie solaire et éolienne, par exemple, sont structurellement irrégulières (à cause des nuages, des vents variables). Jusqu’ici, à part le pompage-turbinage et cet ingénieux système de stockage de glace, on ne savait pas trop comment gérer ces montagnes russes.

Et côté utilisateur, l’investissement dans une voiture électrique V2G se révèle intéressant puisque selon les estimations de l’Université, ce seraient près de 3 000 dollars qui pourraient être générés par ce contrat de rachat d’électricité. Évidemment, il faudra concevoir les automobiles avec un système V2G intégré. Mais avec des prévisions de l’ordre de un million de voitures électriques en service aux États-Unis d’ici 5 ans, et à raison d’une production de 10KW par voiture, 1 million de voitures de ce type seraient capable de fournir un « stock » de plusieurs gigawatts, de quoi également éviter la construction de nouvelles centrales électriques.

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De la glace pour stocker les énergies renouvelables ?

C’est un thème que l’on a déjà abordé ici, notamment avec le concept de pompage turbinage. Le stockage de l’énergie est, en soi, un premier défi, avec, pour preuve, les « pics » de consommation de l’électricité, car si on peut la produire de mille et une manières différentes, on ne sait toujours pas la stocker (c’est un « flux » pur, en ce sens). Avec les énergies renouvelables, ce problème prend une autre forme, puisqu’au flux habituel de l’électricité s’ajoute l’instabilité de la plupart des sources : le soleil ne fournit de l’énergie solaire que la moitié de la journée, l’éolien est dépendant de vents plus ou moins forts, en tout cas jamais réguliers, etc.

Du coup, on cherche à stocker cette énergie, ce qui permettrait d’éviter les pics de consommation le matin et le soir ou encore la production d’électricité entre 2h et 5h du matin, admettons, une période de très faible consommation. La première idée que nous avions évoqué ici était celle du pompage-turbinage, de François Lampérière (graphique 1).


Treehugger nous apprend qu’un nouveau mode stockage des énergies renouvelables est en test, avec cette fois-ci non pas un bassin et des niveaux, mais de la glace. En fait, le concept est déjà utilisé pour éviter les pics de consommation des climatiseurs : on les fait fonctionner en mode « froid » la nuit (période où l’énergie est disponible et peu coûteuse) pour constituer des réservoirs de glaces qui seront utilisés pour rafraichir l’air la journée (période où l’énergie est chère et moins disponible). L’innovation, c’est de tenter la même procédure pour faire de ces réservoirs de glace des « batteries » pour l’énergie éolienne.



Dans certaines régions, le vent souffle plus fort la nuit, mais, comme c’est une période de faible consommation, cette surproduction est « perdue ». Le système Ice Bank de Calmac permettrait d’utiliser cette énergie pour fabriquer de la glace qui servirait à refroidir les bâtiments la journée, et l’impact peut être conséquent, avec des factures d’électricité en baisse de 20 à 40%, moins d’émissions également, et, à terme, moins de construction de centrales électriques.

Les applications peuvent être nombreuses, non seulement pour la climatisation des bureaux, hopitaux et autres lieux d’activité, mais également pour les datas centers, ces centres nerveux de l’Internet faits de salles de serveurs surchauffées qu’il faut refroidir en permanence.

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Capturer le Co2 sous terre pour en extraire de l’énergie géothermique

Ce sont là deux techniques bien différentes et pourtant elles pourraient créer un « combo » des plus intéressants. En principe, quand on parle d’enfouir du Co2, c’est dans le cadre de son stockage (ou capture). L’idée de combiner ces émissions à la production d’énergie par la géothermie pourrait être réalisée rapidement (TreeHugger), grâce à une dizaine de projets qui bénéficient de subventions de l’administration américaine. L’idée, c’est que le Co2 que l’on « injecte » sous terre dans des régions chaudes peut ramener de la chaleur en surface, pour usage de chauffage ou de génération d’électricité.

Le supercritical Co2 se situe au « critical point » de ce schéma.

Car le problème avec l’eau, c’est qu’elle peut fissurer les rochers sous terre et causer, à terme, des micro secousses sismiques. En 2 000, des chercheurs du Los Alamos National Laboratory avaient suggéré de remplacer l’eau habituellement utilisé en géothermie par une forme de Co2 (le « supercritical Co2 ») , en fait du Co2 pressurisé, mi-gaz, mi-liquide, qui est beaucoup moins visqueux que l’eau et donc plus « fluide » dans la roche. De plus, un effet de siphon, du à la différence de densité entre le supercritical Co2 qui descend et les gaz chauds qui remontent à la surface, peut permettre de réduire les coûts de pompage de la géothermie à l’eau.

Dernier avantage, de taille, plutôt que d’utiliser de l’eau, une ressource précieuse et rare (on en avait parlé au 5e Forum de l’eau mondial à Istanbul, en mars), c’est ce fameux Co2 que l’on cherche à réduire de partout qui serait, littéralement, « envoyé par le fond ». Un projet de géothermie au Co2 permettrait ainsi de capturer l’équivalent de 70 ans d’émission de Co2 d’une centrale au charbon de 500 MW.

Ne manque plus que les tests grandeur nature pour tester la stabilité de cette idée !


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Stocker les énergies renouvelables : un défi relevé par le pompage turbinage

On le sait et nous vous en avons parlé ici ou là : les énergies renouvelables, c’est beau, c’est propre, mais ça comporte un inconvénient majeur : la production par cycles (pas de soleil la nuit, peu d’endroits systématiquement ventés, et jamais de manière régulière, etc), et, par conséquent, les problèmes de stockage de cette énergie.

L’idée assez folle de François Lampérière, ingénieur civil et expert ès barrages, est de construire des îles artificielles au-dessus de la mer pour permettre au système de pompage turbinage d’assurer un flux régulier d’énergie.


Mais plutôt que de bâtir des îles sur la mer, on peut, à l’instar de cette vidéo qui présente le projet en Irlande, utiliser des bassins de rétentions. Tant que la masse d’eau peut permettre de « stocker » l’énergie (en fait, l’énergie nécessaire à son pompage), l’idée de relier des sources d’énergies renouvelables multipes (solaire, éolien, hydro) et de stocker leur production est envisageable. Vous comprendrez mieux de quoi il retourne avec cette vidéo :

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