En Espagne, 2023 a été une année clé pour le développement de la production d’énergies renouvelables. L’énergie éolienne et photovoltaïque a augmenté ensemble de 15,1 %, atteignant 50,3 % de la production électrique nationale, selon les données de Red Eléctrica Española. Les prévisions indiquent que ces chiffres continueront d’augmenter, ce qui laisse présager une baisse des prix et une diminution des émissions de CO2 dans l’atmosphère. Cependant, les énergies renouvelables sont confrontées à un problème majeur : incapacité à stocker ces formes d’énergie intermittentes pendant de longues périodes pour une utilisation ultérieure.
Différentes alternatives sont étudiées, comme les ingénieuses batteries solaires thermiques développées par une équipe de l’Université Polytechnique de Madrid ou les prototypes qui utilisent des tonnes de sable pour stocker l’énergie thermique. Ce dernier projet fournira l’énergie nécessaire au réseau de chauffage urbain de la petite municipalité finlandaise de Pornainen, mais il existe des options plus ambitieuses dans le pays nordique lui-même. Nous parlons de Varanto, un nouveau projet récemment présenté qui deviendra la plus grande installation de stockage d’énergie saisonnière au mondequi occupera à 100 mètres sous terre une superficie similaire à celle de deux Madison Square Gardens, le stade couvert emblématique de New York.
Sa capacité atteint 90 GWh, l’équivalent énergétique de 1,3 million de batteries de voitures électriques, et sera chargé de couvrir toute l’année les besoins en chauffage de la ville de Vantaa, la quatrième la plus peuplée de Finlande avec près de 250 000 habitants. « Malheureusement, les solutions de stockage à petite échelle telles que les piles ou les accumulateurs ne suffisent pas, il faut des solutions de stockage à grande échelle industrielle. Varanto en est un excellent exemple et nous sommes ravis de pouvoir donner l’exemple au reste du monde. « , déclare dans un communiqué de presse Jukka Toivonen, PDG de Vantaa Energia, la société à l’origine du projet.
Immense infrastructure
Varanto, mot finlandais qui signifie voûte ou réserve, résume sous ce nom l’essence même du projet. Et son fonctionnement consiste à stocker la chaleur dans des cavernes souterraines pour une utilisation ultérieure chauffer les bâtiments grâce au réseau de chauffage urbain utilisé par des villes comme Vantaa, près d’Helsinki.
Le projet, dont le coût est estimé à environ 200 millions d’euros et qui a fait ses premiers pas grâce à une subvention de 19 millions d’euros du ministère finlandais des Affaires économiques et de l’Emploi, débutera sa construction cet été et, si tout se passe bien prévu, sera prêt à commencer à fonctionner en 2028.
Varanto, la centrale souterraine de stockage d’énergie thermique
Cette installation saisonnière de stockage d’énergie thermique nécessite une logistique unique. L’idée est de creuser trois cavernes dans le substrat rocheux de Vantaa, chacune d’elles mesurant environ 20 mètres de large, 300 mètres de long et 40 mètres de haut, avec une profondeur maximale de 140 mètres sous la surface. Au total, son volume équivaut à 1 100 000 mètres cubesy compris les installations de traitement.
Les immenses voûtes de Varanto seront remplies d’eau chaude grâce au chaleur perdue provenant des centres de données, des processus de refroidissement et des usines de recyclage à proximité. Pour la maintenir pendant des mois à des températures de 140ºC sans laisser l’eau bouillir ou s’évaporer, les systèmes la maintiendront à une pression constante.
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L’idée, au potentiel immense, passe par stocker la chaleur pendant les mois d’été pour la « libérer » pendant les mois les plus froids, qui dans un pays comme la Finlande peut aller d’octobre à mai. Une approche inédite qui peut grandement faciliter la transition énergétique.
Système hybride
En Espagne, nous sommes habitués au chauffage individuel et central, qui se limite normalement à chauffer l’eau pour les besoins thermiques d’une seule maison ou d’un bâtiment. En revanche, dans les pays nordiques et notamment en Finlande, des systèmes de chauffage qui couvrent les besoins de quartiers et de villes entières.
Schéma du réseau de chauffage urbain de Vantaa Vantaan Energia Omicrono
Ceux-ci sont configurés comme un réseau souterrain fermé avec deux canalisations, dans lequel l’énergie thermique produite dans l’environnement circule vers les utilisateurs sous forme d’eau chaude. Dans le cas de Vantaa, 42 millions de litres d’eau circulent sous la surface sur 600 kilomètres pour chauffer 90% des maisons.
Tandis qu’un tuyau se charge d’amener l’eau aux bâtiments dont la température est comprise entre 80 et 115 °C, l’autre renvoie l’eau devenue entre 35 et 50 °C afin qu’elle puisse être réchauffée. En aucun cas l’eau du réseau ne circule dans le chauffage domestique, mais plutôt des échangeurs de chaleur conçus pour transférer de l’énergie thermique sont utilisés.
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Cette opération vous permet d’intégrer facilement des technologies innovantes de production et de stockage d’énergie, comme cela arrive à Varanto. À Vantaa, l’énergie destinée au chauffage urbain provient de l’usine de conversion des déchets et de la centrale électrique de Martinlaakso, où le bois est le principal combustible. Ce système sera bientôt rejoint par l’usine d’incinération à haute température, dont la mise en service est prévue en 2025, lorsqu’elle commencera à produire de l’énergie à partir de déchets dangereux non recyclables.
Pour couvrir les besoins de conversion d’énergie thermique requis par Varanto, deux chaudières électriques de 60 MW. « Ces chaudières seront utilisées pour produire de la chaleur à partir d’électricité renouvelable lorsque l’électricité sera abondante et bon marché », explique Toivonen. L’objectif est de disposer d’une plateforme la plus flexible possible pour tirer le meilleur parti des différentes sources d’énergie. « Notre système de production de chaleur fonctionnera comme une voiture hybride : en alternant entre l’électricité et d’autres formes de production, en fonction de ce qui est le plus avantageux et le plus efficace à un moment donné », conclut-il.