Les briques sont chauffées avec de l’énergie propre à plus de 1 000 degrés Celsius. Cette chaleur peut ensuite être utilisée dans des usines qui fabriquent des produits comme le ciment, la nourriture, le plastique.
Dans une usine de fabrication de biocarburants dans la vallée centrale de Californie, le produit est durable, mais le processus de raffinage fonctionne toujours avec des combustibles fossiles. Aujourd’hui, l’usine vient de commencer à tester une nouvelle technologie capable d’éliminer cette empreinte carbone et de réduire les coûts : une « batterie thermique » géante qui stocke l’énergie renouvelable dans des briques.
La startup qui fabrique la batterie thermique, Rondo Energy , tente de résoudre l’un des plus grands défis alors que le monde tente de se décarboner. (Rondo figure sur la liste 2023 des entreprises les plus innovantes de Fast Company en matière d’énergie et de durabilité, et soutenu par Breakthrough Energy Ventures de Bill Gates.) Les usines de fabrication de ciment, de nourriture, de plastique et d’autres produits utilisent des températures élevées dans leurs équipements et ne peuvent pas facilement utiliser l’énergie solaire ou éolienne pour générer cette chaleur car les énergies renouvelables ne sont pas toujours disponibles.
« Ils ont besoin d’une chaleur continue », explique John O’Donnell, fondateur et PDG de Rondo. « Vous allumez une usine de pâte de tomate ou une aciérie et vous la faites fonctionner pendant une bonne partie de l’année avant de l’arrêter pour une révision. » La production de chaleur industrielle génère environ 10 % des émissions de CO2 aux États-Unis, soit environ quatre fois plus de pollution climatique que l’industrie du transport aérien.
Bien qu’il soit possible de stocker de l’énergie renouvelable dans des batteries lithium-ion, celles-ci sont coûteuses à l’achat et à l’installation. L’énergie éolienne et solaire peut également être utilisée pour fabriquer de l’hydrogène pour faire fonctionner l’équipement de l’usine, mais c’est aussi cher et pas très efficace – transformer l’électricité en hydrogène signifie obtenir environ la moitié de l’énergie que vous mettez. Rondo dit que son approche, qui est 98% efficace, est moins cher que l’énergie fossile que les usines utilisent aujourd’hui.
Les batteries thermiques utilisent le même matériau de brique d’argile que certaines aciéries utilisent depuis 200 ans pour stocker la chaleur perdue, mais avec une nouvelle conception. Lorsque l’électricité passe à travers un fil, le fil devient chaud et chauffe les briques – le même processus de base qu’un grille-pain utilise pour griller du pain. Le matériau de brique isolé retient alors la chaleur. « C’est presque d’une simplicité embarrassante », déclare John O’Donnell. L’équipe a développé un système qui chauffe uniformément un ensemble de centaines ou de milliers de briques d’une tonne à plus de 1 000 degrés Celsius (ou 1 832 degrés Fahrenheit), puis fournit la chaleur à la demande, en faisant passer de l’air à travers les briques, selon les besoins de l’usine.
« Chaque jour, vous chargez lorsque le soleil est levé ou lorsque le vent souffle », dit-il. « Et c’est une durée de stockage d’énergie suffisamment longue, 16 heures, 18 heures, pour combler l’écart et vous fournir une énergie continue à partir de cette alimentation intermittente. »
Il fait assez chaud pour exécuter presque tous les processus industriels, à quelques exceptions près. Certains fours sidérurgiques utilisent des températures plus élevées et devront probablement utiliser de l’hydrogène pour éliminer les émissions. Une partie du processus de fabrication du ciment doit également être plus chaude, bien que Rondo affirme que cela peut couvrir les deux autres tiers de l’énergie nécessaire aux cimenteries. Dans l’ensemble, environ 90 % de la chaleur industrielle pourrait être remplacée par la technologie.
Parce que la technologie de Rondo peut stocker l’énergie renouvelable excédentaire, cela contribue à réduire les coûts. L’énergie éolienne et solaire est déjà bon marché, mais à certains moments, comme le milieu de la journée en Californie, où il y a souvent plus d’énergie solaire produite que le réseau n’en a besoin, c’est encore moins cher. Les opérateurs de réseau ont du mal à gérer l’excès de puissance et c’est parfois gaspillé.
« La chaleur industrielle, alimentée par ces batteries thermiques, devient une solution à ces problèmes dans le réseau », déclare John O’Donnell. « Et ces problèmes de réseau, à leur tour, sont en quelque sorte une solution à la chaleur industrielle, car il y a une source d’énergie qui a été jetée que nous pouvons mettre au travail. »
L’installation à l’usine californienne est un projet pilote, avec une unité beaucoup plus petite que celle que les usines utiliseront en fin de compte, et constitue le premier déploiement commercial de l’entreprise. (C’est le premier système de « stockage d’énergie thermique électrique » aux États-Unis et le système de ce type à la température la plus élevée au monde.) À l’usine, à l’heure actuelle, il ne couvre encore qu’une infime partie de l’énergie utilisée. Mais les plus grandes unités peuvent être fabriquées rapidement.
« Si vous ne pouvez pas passer à l’échelle rapidement, entre autres, vous n’êtes pas pertinent pour le climat », déclare John O’Donnell. Plus d’un million de tonnes de briques sont déjà utilisées aujourd’hui dans les usines stockant la chaleur perdue ; il est déjà largement fabriqué dans le monde, avec les autres parties du système. En 15 ans, l’entreprise vise à évoluer si largement qu’il est possible d’éliminer 15 % des émissions mondiales.
D’autres moyens potentiels de réduire le carbone dans les usines, comme les dispositifs de capture du carbone, augmentent les coûts. Mais parce que la technologie de Rondo est une source d’énergie moins chère que ce que les usines utilisent actuellement, elle pourrait être rapidement adoptée. (L’entreprise vend de la chaleur en tant que service, plutôt que de vendre l’équipement.) L’énergie représente souvent 30 à 45 % du coût total de production d’une usine. Alors que la capture du carbone pourrait rendre les produits plus chers, les batteries thermiques pourraient les rendre moins chers. « Il y a cet avenir décarboné où il y a plus de richesse, pas moins, et où l’acier décarboné ou les aliments pour bébés coûtent moins cher », conclut John O’Donnell.
