Les énergies renouvelables ne sont pas exemptes de tout défaut. De manière générale, leur stockage, compte tenu de leur rendement intermittent, est l’un des obstacles. La solution pourrait venir de deux innovations venant respectivement de laboratoire et d’une start-up La première consiste en une batterie à sels fondus, lorsque la dernière propose la production de batteries fer-air. Tout d’abord, il s’agit néanmoins d’avoir une idée plus globale des soucis posés par le stockage actuel des énergies renouvelables, notamment par rapport à leur intermittence.
Quels problèmes pose le stockage des énergies renouvelables aujourd’hui ?
Aujourd’hui, les énergies renouvelables constituent le fer de lance de la stratégie menée par la Commission de Régulation de l’Énergie ou l’ADEME. En dépit d’une valeur éthique indiscutable sur le principe, ces ressources naturelles générant de l’électricité sont les cibles de nombreuses critiques. Parmi les reproches exprimés, la question du stockage de l’énergie resurgit régulièrement. Un éclaircissement s’impose.
Du fait de la caractéristique naturelle des énergies renouvelables, celles-ci ne peuvent pas être continuellement la source d’électricité verte. Il s’agit là de la raison pour laquelle ces modes de production sont considérés comme intermittents. Afin de pallier cela, les producteurs recourent au stockage d’énergie. Par le biais d’un système, le plus souvent une batterie, l’électricité pourra être retenue afin d’être utilisée ultérieurement. À titre d’exemple, cela peut être le cas d’une énergie générée par des éoliennes à des moments où le vent ne se lève pas ; ou encore pour des installations photovoltaïques alors que le temps n’est pas au beau fixe.
Les nouvelles batteries pour le stockage répondent à diverses problématiques liées aux énergies renouvelables.
Le stockage d’énergie est ainsi complémentaire de la production même d’énergies renouvelables. Néanmoins, les batteries ne sont pas exemptes de défaut non plus. Certaines n’utilisent pas de matériaux aisés à recycler, contrastant avec la proposition initialement verte. D’autres, dans le même temps, présentent un coût trop onéreux, ou une utilisation à court ou moyen terme uniquement. C’est dans cet esprit qu’un nombre croissant de chercheurs et d’entreprises tentent d’innover sur ce secteur. Aujourd’hui, deux propositions audacieuses attirent l’attention afin de stocker de manière plus pérenne l’électricité verte générée.
Quelles sont les utilités des batteries de stockage pour les énergies renouvelables ?
- Intégrer au système électrique les énergies renouvelables ;
- limiter l’utilisation du réseau lors des pics de consommations ;
- un approvisionnement plus sûr en énergie ;
- développer et déployer des modes de transports plus écoresponsables.
Batteries à sels fondus : la solution pour stocker l’électricité verte ?
Dans un article issu de la revue Cell Reports Physical Science, les laboratoires Sandia ont présenté une nouvelle version des batteries à sels fondus. Celle-ci offre l’opportunité de réduire considérablement les coûts prévus à l’utilisation, et pour cause. D’ordinaire, la technologie des batteries à sels fondus fonctionne sous une température allant de 270 à 350 °C. Avec l’innovation de ces laboratoires américains, la chaleur n’aurait qu’à atteindre 110 °C. Cela permettrait l’utilisation de matériaux moins onéreux, de câbles plus fins, mais également une isolation moindre qu’auparavant.
Cette batterie est beaucoup plus compacte : elle produit 3,6 volts, soit 40 % de plus que les batteries à sels fondus actuellement sur le marché.
Gain financier, donc, mais pas uniquement, puisque ce projet se révèle également plus compact et sécurisé que les précédents modèles. À ce titre, les batteries ne pourraient pas prendre feu, à l’inverse d’une batterie lithium-ion. Mieux encore ; en cas d’incendie, la batterie serait simplement endommagée, sans renforcer le feu en place. La rentabilité énergétique n’est pas non plus à dédaigner. Les batteries à sels fondus disponibles actuellement produisent environ 2,2 volts, soit seulement 60% de la capacité promise par le nouveau modèle.
Tous les voyants, ironiquement, ne sont pas au vert, et l’attente sera longue avant d’enfin pouvoir équiper chaque installation photovoltaïque de cette innovation. Les chercheurs de Sandia souhaitent remplacer le chlorure de gallium dans le procédé. Cet élément coûte ainsi 100 fois plus cher que le sel commun posé sur les tables à manger. Les laboratoires américains estiment entre 5 à 10 ans la commercialisation de cette nouvelle batterie à sels fondus.
Form Energy innove avec les batteries de stockage fer-air pour l’énergie renouvelable
Une autre perspective de développement durable des énergies renouvelable vient, à nouveau, des États-Unis. Cette fois-ci, c’est la start-up Form Energy qui annonce une commercialisation future de batteries fer-air. Celles-ci possèdent bon nombre d’avantages, à commencer par leur prix, par dix fois moins élevé que les batteries lithium-ion jusqu’alors privilégiées. La production d’énergie relative à l’utilisation de ces batteries fer-air est prometteuse ; à ce stade, Form Energy communique sur une densité d’un à trois MW sur 4046 mètres carrés, correspondant à une acre.
Le procédé de la nouvelle batterie de Form Energy s’appuie sur la transformation de la rouille, libérant de l’oxygène, et sur des cycles de charge.
Compte tenu de l’évolution du marché et des perspectives durables envisagées, il y a de quoi s’enthousiasmer. D’autant que là encore, la start-up privilégie essentiellement les matériaux peu coûteux, et aisés à recycler. Pour le moment, un prototype de cette batterie devrait être testé à échelle réelle en 2023. Selon toute vraisemblance, elle devrait produire un MW pendant 150 heures. Si elles ne devraient pas, dans l’immédiat, remplacer les batteries lithium-ion, il s’agit d’autant de perspectives permettant d’envisager un avenir plus serein et durable pour la production d’énergies renouvelables. Et, qui sait, peut-être ainsi satisfaire les objectifs de la CRE à cet égard.
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