Trois techniques originales pour stocker l’énergie renouvelable

Dépendantes de facteurs tels que le vent et le soleil, les énergies renouvelables sont limitées dans leur capacité à fournir de l’électricité en adéquation avec les besoins du réseau. Pour remédier à leur intermittence, la question du stockage est un point crucial à soulever. A travers le monde, de multiples solutions existent pour stocker ces énergies vertes, certaines plus matures que d’autres à l’image des batteries lithium-ion ou des stations de transfert d’énergie par pompage (STEP) qui utilisent la gravité de l’eau. Il existe aussi le stockage par production d’hydrogène à partir de l’électrolyse de l’eau, qui fait l’objet d’un important soutien en France. D’autres procédés sont encore à l’état d’expérimentation ou sur le point d’être commercialisés. Tour d’horizon de trois technologies originales de stockage des énergies renouvelables.

Liquéfier l’air pour produire un cryogène

Lorsque l’électricité est excédentaire, l’air est prélevé à l’extérieur et liquéfié à très basse température (-150 degrés). Le cryogène obtenu est ensuite stocké dans des réservoirs isothermes. En cas de besoin d’énergie, le cryogène est pompé et détendu pour procéder à son évaporation et ainsi faire tourner des turbines qui produisent de l’électricité. Ce procédé présente l’inconvénient d’afficher un faible rendement de l’énergie électrique redistribué, évalué entre 8 à 10 %. Mais il s’accompagne d’une production de chaleur générée par les compresseurs lors de la phase de liquéfaction ainsi qu’une production de froid lors de l’évaporation de l’air. « Si l’on récupère la chaleur et le froid, le rendement peut monter potentiellement entre 70 à 75% », précise Denis Leducq, ingénieur de recherche à l’INRAE. « Le procédé est donc particulièrement intéressant pour des sites industriels de type entrepôts frigorifiques ». Ce système, né au Royaume-Uni, fait actuellement l’objet d’un programme de recherche réunissant cinq pays européens dont la France à travers l’INRAE. Baptisé CryoHub, les chercheurs s’apprêtent à tester cette nouvelle technologie sur le site belge de la société Frigologix. Un démonstrateur grandeur nature est en cours de construction et les premiers essais doivent débuter cet été.

Comprimer l’air sous l’eau

Le procédé est installé en mer et associé à des éoliennes. Une partie de l’électricité est utilisée en cas de surplus d’énergie pour alimenter une pompe qui fait monter le niveau d’eau dans une chambre de compression de 10 mètres de haut et ainsi comprime l’air. En cas de besoin d’électricité, l’air est dépressurisé puis va pousser l’eau et alimenter la pompe qui va générer du courant. « Pour comprimer l’air, nous utilisons un piston liquide à une température quasi constante » explique Albert Subrenat, enseignant-chercheur à l’Institut Mines-Télécom Atlantique. « Il n’y a pas d’abaissement de température, ce qui évite les problèmes de givre sur les turbines du générateur d’électricité ». Le stockage de l’air est réalisé dans de grands réservoirs de 200 à 500 m3 entre 100 à 150 mètres sous l’eau. A cette profondeur, la pression est comprise entre 10 à 15 bars. « On profite de la pression de l’eau pour contenir la pression à l’intérieur des réservoirs de stockage qui est quasiment la même » complète Albert Subrenat. Cette technologie est portée par l’entreprise Segula Technologies en association avec l’IMT Atlantique. Un rendement de l’énergie redistribuée de 70 % est annoncé. Le projet est actuellement dans une phase d’essai, l’ensemble du système est installé au CETIM (Centre technique des industries mécaniques) en modèle réduit avec une chambre de compression de 3 mètres.

Utiliser la gravité de blocs de béton

Une grue utilise l’électricité produite en excès pour faire grimper des blocs de béton de 35 tonnes jusqu’à 120 mètres de hauteur. L’énergie cinétique de ce mouvement est alors transformée en énergie potentielle. Lorsque la demande d’électricité est supérieure à l’offre, les blocs sont descendus et ce mouvement alimente alors un alternateur qui restitue l’énergie pour la transformer en électricité. Conçue par la startup suisse Energy Vault, cette technologie est inspirée par les centrales hydrauliques et le principe de gravité. Ici, l’eau est remplacée par les blocs de béton. La société annonce un rendement compris entre 85 et 90 % pour une durée de vie du système supérieure à 40 ans. Afin de baisser le coût de fabrication, le béton utilisé provient de déchets de construction. La startup a déjà conclu un contrat commercial avec le géant indien Tata Power pour la construction d’une tour d’une capacité de stockage de 35 MWh et une puissance de crête de 4MWh.

Photo de Une : Société Energy Vault