D’énormes batteries thermiques fabriquées avec des pierres, l’invention révolutionnaire pour avoir une énergie bon marché

La production d’énergies renouvelables continue de progresser de manière imparable, notamment dans des pays comme l’Espagne, où le 20 octobre elle a atteint 70,5% de toute l’électricité produite à partir d’installations photovoltaïques et éoliennes, selon les données de Red Eléctrica Española. Cependant, Les renouvelables continuent de poser plusieurs problèmes à résoudre à moyen et long termeprincipalement son intermittence dépendante des facteurs climatiques et son stockage en cas de production excédentaire.

Ces dernières années, des entreprises et des scientifiques du monde entier ont recherché des alternatives viables, comme l’ingénieuse batterie espagnole qui a été récompensée en 2022 comme invention européenne de l’année ou la brique qui stocke l’énergie pour offrir une lumière bon marché 24 heures sur 24. Avec ce même objectif, les responsables du consortium entre Sandia National Laboratories et la société américaine CSolPower viennent de présenter les premiers résultats de leurs recherches pour « développer une méthode abordable de stockage d’énergie à partir de sources renouvelables« , comme le révèle un communiqué de presse.

« Le stockage d’énergie et l’énergie distribuable sont nécessaires lorsque les énergies renouvelables ne sont pas disponibles ou lorsqu’il y a un pic important de demande sur le réseau », explique Luke McLaughlin, un ingénieur mécanique de Sandia travaillant sur le stockage d’énergie thermique. « Avec ce projet, nous intégrons des sources d’énergie renouvelables dans un système de stockage d’énergie thermique avec charge électrique. « Notre objectif est de développer la technologie et de l’amener à un point où les sources d’énergie éolienne et photovoltaïque peuvent être utilisées pour charger le système. »

Matériaux et capacité

Les sources d’énergie renouvelables constituent le présent et l’avenir du secteur énergétique, en plus de l’élément sur lequel repose toute la stratégie internationale visant à mettre fin au changement climatique et à ses effets dévastateurs, qui peut permettre à l’utilisateur moyen de réaliser des économies considérables sur la facture d’électricité. Mais contrairement aux combustibles fossiles, leur efficacité dépend de facteurs climatiques, qui dans la plupart des cas ne peuvent être ni prédits ni contrôlés.

Pour offrir une solution fiable et garantie, les ingénieurs des Laboratoires Nationaux Sandia (qui travaillent principalement pour le Département américain de l’Énergie) travaillent depuis des années sur un système basé sur petits graviers, placés dans un substrat rocheux qui peuvent être chauffés ou refroidis avec de l’air et avec le potentiel de stocker de grandes quantités d’énergie thermique.

« Nous avons appris que le gravier provenant d’entreprises d’aménagement paysager peut être utilisé avec succès pour le système sans avoir besoin d’un lavage ou d’une préparation approfondie », explique Nathan Schroeder, ingénieur mécanique chez Sandia.

Pour tester ce système, Schroeder et ses collègues se sont tournés vers le National Solar Thermal Test Facility, situé à Albuquerque (Nouveau-Mexique), où ils ont installé un petit banc d’essai de 100 kw/h pour vérifier son efficacité. Les panneaux photovoltaïques sont chargés de produire l’énergie, qui est « transmise » au lit de gravier sous forme de chaleur (jusqu’à 500 ºC) pour être utilisée ultérieurement.

[Las plantas podrán almacenar energía: modifican sus raíces para transmitir electricidad]

L’objectif de cette technologie est le stockage à long terme, pendant des heures, des jours voire des mois, ce qui offrirait une flexibilité fondamentale pour la pleine utilisation de l’énergie générée par les éoliennes ou les panneaux solaires. Lors des épreuves, Le système a réussi à maintenir la température jusqu’à 20 heuresmais les responsables aspirent à prolonger cette période.

Avantages du système

Jusqu’à la date, le stockage des énergies renouvelables repose sur des solutions domestiques, comme les batteries de plus en plus répandues Tesla, Bluetti ou EcoFlow, ou dans de grands projets d’infrastructures, comme la gigantesque batterie à eau qui alimente 800 000 foyers. Quoi qu’il en soit, ce sont des systèmes qui dépendent de matériaux comme le lithium, de plus en plus rares et coûteux, ou d’énormes investissements publics dans des lieux spécifiques.

En revanche, le système de stockage thermique sur gravier offre une alternative bon marché et facile à installer n’importe où, basé sur un matériau très courant et peu coûteux. « Il peut être commercialisé et ne nécessite pas d’autorisations approfondies. Nous pensons qu’il peut être mis en œuvre plus rapidement et à moindre coût que d’autres approches », déclare Walter Gerstle, co-fondateur de CSolPower.

L’approche principale de l’équipe responsable du développement de ce système à petite échelle est, selon Gerstle, sa capacité à « stocker l’électricité excédentaire générée pendant la journée sous forme de chaleur, puis utilisez-le pour chauffer l’eau et les maisons la nuit« .

Plus de tests

La phase actuelle d’expérimentation du prototype devrait se poursuivre jusqu’en juin 2024, mais pendant ce temps, les techniciens des Sandia National Laboratories et de CSolPower ne resteront pas les bras croisés et planifient déjà quelle sera leur prochaine étape : un test définitif en environnement réelpour s’assurer que tout fonctionne correctement avant de le lancer sur le marché à grande échelle.

Ce qu’ils proposent dans cette phase préliminaire, c’est de le mettre en œuvre dans plusieurs serres du nord du Nouveau-Mexique, pour surveiller en détail des problèmes tels que leur capacité, leur durabilité ou leur besoin d’entretien. « Au lieu de réduire la production d’énergie solaire, nous la stockerions et l’utiliserions pendant les nuits froides pour garder les serres suffisamment chaudes pour faire pousser des plantes toute l’année« explique Gerstle à propos de cette deuxième phase d’expérimentations avec le substrat rocheux.

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