Un nouveau type de batterie, mis en service en Finlande, explore le potentiel du sable comme moyen de stockage de l’énergie.
Les énergies éolienne et solaire sont intermittentes et produisent de l’énergie lorsqu’elle est disponible plutôt que lorsqu’elle est nécessaire. La transition vers l’énergie verte nécessitera donc d’énormes quantités de stockage d’énergie. La transition vers l’énergie verte nécessitera donc d’énormes quantités de stockage d’énergie. Celui-ci pourrait prendre de nombreuses formes, des installations classiques de « grosses batteries » au lithium aux batteries à flux, en passant par les batteries à changement de phase au silicium, les batteries à sel fondu, les batteries fer-air, les batteries à gravité, les batteries à expansion au dioxyde de carbone et d’autres idées plus inhabituelles comme les batteries à flottabilité.
Chacune a ses propres avantages et inconvénients en termes d’efficacité, de taille, d’emplacement, de coûts d’installation, de coûts d’exploitation, de puissance d’entrée et de sortie, de longévité et de durée de stockage de l’énergie. C’est une bonne chose, car les différentes solutions répondront à des besoins différents : certaines soutiendront le réseau électrique lors de pics de demande instantanés, d’autres lisseront les courbes quotidiennes déséquilibrées entre la demande et l’offre d’énergie renouvelable, et d’autres encore aideront à faire face aux baisses d’approvisionnement saisonnières, comme lorsque l’énergie solaire diminue pendant l’hiver.
En voici une autre pour la batterie, en provenance de Finlande. Polar Night Energy dit qu’elle vient d’ouvrir sa première batterie de sable commerciale dans les locaux de la société « nouvelle énergie » Vatajankoski, à quelques heures d’Helsinki.
Le premier système commercial de batterie de sable au monde est désormais en service dans l’ouest de la Finlande.
Il s’agit d’un système de stockage d’énergie thermique, construit autour d’un grand réservoir en acier isolé – d’environ 4 mètres de large et 7 mètres de haut – rempli de sable. Lorsque ce sable est chauffé, à l’aide d’un simple échangeur de chaleur enterré au milieu, ce dispositif est capable de stocker une quantité impressionnante de 8 mégawattheures d’énergie, pour une puissance nominale de 100 kW, le sable étant chauffé à environ 500-600 degrés Celsius .
Lorsque le besoin s’en fait sentir, l’énergie est à nouveau extraite sous forme de chaleur de la même manière. Vatajankowski utilise cette chaleur stockée, ainsi que la chaleur excédentaire de ses propres serveurs de données, pour alimenter le système de chauffage urbain local, qui utilise de l’eau courante pour transmettre la chaleur dans la région. Elle peut ensuite être utilisée pour chauffer des bâtiments, des piscines, des processus industriels ou toute autre situation nécessitant de la chaleur.
Cela contribue à le rendre extrêmement efficace, explique la société à Disruptive Investing dans une interview vidéo. « Il est très facile de convertir l’électricité en chaleur », explique Markku Ylönen, directeur technique de Polar Night. « Mais pour repasser de la chaleur à l’électricité, c’est là qu’il faut des turbines et des choses plus complexes. Tant que nous n’utilisons que la chaleur comme chaleur, cela reste très simple. » L’entreprise revendique un facteur d’efficacité allant jusqu’à 99 %, une capacité à stocker la chaleur avec une perte minimale pendant des mois, et une durée de vie de plusieurs décennies.
Une série d’avantages convaincants
Le sable n’a rien de particulier : selon l’entreprise, il doit simplement être sec et exempt de débris combustibles. En fait, l’entreprise le considère comme un support de stockage à coût très faible, voire nul. L’ensemble est si simple et si bon marché que Polar Night Energy affirme que les coûts d’installation sont inférieurs à 10 euros par kilowattheure, et qu’il fonctionne de manière entièrement automatisée, sans utiliser de consommables, pour un coût minimal également.
L’entreprise affirme qu’elle est également évolutive, avec des installations d’environ 20 gigawattheures de stockage d’énergie produisant des centaines de mégawatts de puissance nominale, et le sable pouvant être chauffé jusqu’à 1 000 °C dans certains modèles. Il est possible de créer des installations de stockage souterrain en vrac à partir de puits de mine désaffectés, s’ils ont la bonne forme. Aucun récipient à haute pression n’est nécessaire, et le coût le plus important est souvent celui de la tuyauterie.
Le nom de l’entreprise, Nuit polaire, fait bien sûr référence au fait que certaines régions du nord de la Finlande ne voient pas du tout le soleil pendant l’hiver, puisqu’elles se trouvent au-dessus de la latitude (~68 degrés nord) où il n’y a pas de soleil direct pendant des semaines au cœur de l’hiver. Selon l’entreprise, cette batterie de sable aura son impact le plus important au cours de ces périodes, lorsque son stockage de longue durée permettra de chauffer les bâtiments à moindre coût et proprement pendant l’hiver glacial finlandais.
En effet, le support de stockage en sable solide prend tout son sens ici, puisque la conception permet de créer plusieurs « zones » de stockage d’énergie dans le sable. Il est possible de construire un système conçu pour le stockage de la chaleur à long terme vers le centre du cylindre de sable, mais pour des cycles d’utilisation répétée à court terme vers la surface supérieure ou l’extérieur. Cela serait impossible dans un milieu liquide comme l’eau ou le sel fondu, car les liquides se mélangeraient et se déplaceraient constamment.
Il est juste de dire que ce système ne sera largement utilisé que dans les régions disposant d’un système de chauffage urbain. Mais il y a une quantité surprenante de chauffage urbain en cours. Près de la moitié des foyers scandinaves en sont équipés d’une manière ou d’une autre, et on le trouve dans de nombreuses autres régions, notamment dans le nord de la Chine et aux États-Unis.
À ce titre, le cadre de solutions climatiques de Mission Innovation a estimé que le déploiement du système de stockage d’énergie de Polar Night à son plein potentiel pourrait remplacer suffisamment de sources de chaleur carbonées pour réduire les émissions annuelles de gaz à effet de serre de 57 à 283 mégatonnes d’équivalent CO2 par an d’ici 2030. Ce serait une contribution assez importante.
