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Si vous parlez de stockage d’énergie aujourd’hui, la plupart des gens pensent que vous parlez de batteries. L’intermittence des sources d’énergie renouvelables telles que l’énergie solaire et éolienne signifie qu’il y a parfois plus d’électricité disponible que nécessaire. Les batteries peuvent prendre cet excès d’électricité et le stocker jusqu’à ce qu’il puisse être mis au travail. Mais il existe d’autres moyens de stocker l’électricité qui reposent sur l’énergie potentielle.
Un exemple d’énergie potentielle est un train de marchandises stationné au sommet d’une montagne. S’il y a des générateurs connectés à ses roues, ils peuvent créer de l’électricité lorsque le train descend la pente. Lorsqu’il y a un excès d’électricité disponible, cela peut pousser ce même train vers le haut de la montagne.
Certains systèmes de stockage d’énergie sont de longue durée et d’autres non. Un train assis au sommet d’une montagne pourrait stocker toute cette énergie potentielle pendant des semaines, des mois, voire des années. Une batterie perd souvent une partie de sa charge avec le temps, comme le comprend très bien quiconque a laissé une voiture garée dans le garage pendant l’hiver. Le stockage de longue durée est excellent en théorie, mais pas si l’électricité qu’il produit coûte un dollar par kilowattheure. Le fait est qu’aucun système n’est idéal pour chaque cas d’utilisation.
Les Temps de Los Angeles a rapporté cette semaine qu’un certain nombre de gouvernements locaux ont signé un contrat de 775 millions de dollars pour acheter de l’électricité à partir de la plus grande installation de stockage d’énergie souterraine au monde au cours des 25 prochaines années. « Nous avons besoin d’une flotte diversifiée de ressources. Cette nouvelle technologie en est un élément essentiel », a déclaré Robert Shaw, directeur de l’exploitation chez Central Coast Community Energy. « C’est ainsi que nous arrivons à 100 % d’énergies renouvelables. » Julia Souder, directrice exécutive du Long Duration Energy Storage Council a ajouté : « Si vous voulez une énergie propre et renouvelable chaque heure de chaque jour de chaque mois de chaque année, vous avez besoin d’un stockage d’énergie de longue durée.
Le promoteur du projet est Hydrostor, qui est basé à Toronto. Il prévoit de forer trois puits à des milliers de pieds dans le sol, puis d’envoyer des mineurs creuser une série de rangées et de colonnes. Lorsque le projet sera prêt en 2028, les cavernes souterraines auront un volume collectif équivalent à deux terrains de football en longueur et en largeur et environ 100 mètres de haut. Lorsque l’électricité renouvelable est abondante, Hydrostor en utilise une partie pour faire descendre l’air dans les cavernes. Lorsque Central Coast Community Energy aura besoin d’électricité, l’entreprise ouvrira une vanne et utilisera l’air à haute pression pour faire tourner des turbines afin de la produire.
Jusqu’à présent, le stockage d’air comprimé a été principalement utilisé dans des endroits avec des dômes de sel souterrains naturels où les entreprises peuvent pomper de l’eau pour dissoudre le sel et creuser de grandes cavernes. Les deux seuls systèmes d’air comprimé en service aujourd’hui se trouvent dans des dômes de sel en Alabama et en Allemagne. Ces projets dépendent en partie du gaz naturel pour chauffer l’air comprimé lorsqu’il quitte les cavernes de sel, car sa température chuterait autrement de manière significative à mesure qu’il se dilate, ce qui réduirait l’efficacité.
Hydrostor affirme avoir découvert comment capter et réutiliser la chaleur générée lors de la compression de l’air, ce qui éliminera le besoin de gaz naturel. Il dit également qu’il sait comment faire fonctionner la mécanique dans les zones où les cavernes doivent être creusées dans de la roche dure plutôt que dans du sel. Le problème est que cela n’a jamais été fait auparavant.
Pourtant, Goldman Sachs a étudié la proposition et a investi 250 millions de dollars dans Hydrostor l’année dernière. Le Régime de pensions du Canada a suivi avec un investissement de 25 millions de dollars quelques mois plus tard. Aaron Marks, analyste principal de la société de recherche énergétique Wood Mackenzie, dit avoir « un certain degré de confiance » en Hydrostor. « En tant que première usine du genre, cela signifie-t-il que sa technologie fonctionnera parfaitement, sans problème ? J’en doute », a déclaré Marks au L’heure de Los Angeles. « Mais ce n’est pas une grève contre la technologie. »
Le stockage à air comprimé est beaucoup moins efficace que le stockage sur batterie. Elle ne produit que 60 à 65 % de l’électricité qu’elle consomme, ce qui suggère que l’électricité qu’elle fournit pourrait être assez chère. Il ne peut également fournir de l’électricité que pendant environ 8 heures à la fois. Mais Central Coast Community Energy pense que cela vaut toujours la peine à un moment où le prix du lithium fait grimper le prix du stockage sur batterie. De plus, le système devrait avoir une durée de vie utile de plusieurs décennies, ce qui est bien plus long que la durée de vie des batteries lithium-ion.
CCCE a accepté d’accepter 200 mégawatts d’électricité d’Hydrostor. L’ensemble du projet devrait fournir 500 mégawatts au total. Le CCCE a décidé d’investir dans le stockage d’air comprimé en partie pour éviter la volatilité des prix de la technologie de stockage sur batterie et en partie pour aider à prouver la viabilité d’une technologie qui, selon les élus de l’agence, profitera finalement aux clients. « Il faut quelqu’un pour faire cet investissement initial », a déclaré Shaw. « Notre conseil d’administration a donné cette direction. »
Eric Gimon, chercheur principal à la société de recherche Energy Innovation basée à San Francisco, a déclaré au L’heure de Los Angeles il est sceptique quant au fait que le stockage d’air comprimé joue un rôle majeur sur le réseau électrique, mais il est heureux que la technologie ait une chance de réussir. « Il est certainement bon d’élargir le carquois d’outils », a-t-il déclaré.
Le pouvoir de stockage d’énergie du sable
Vous vous souvenez de ce train au sommet d’une montagne ? L’Institut international d’analyse des systèmes appliqués en Autriche propose un système similaire, mais utilisant du sable descendu dans des mines abandonnées. Le poids du sable serait utilisé pour faire tourner les génératrices en descendant le puits de la mine. L’excès d’électricité ferait remonter le sable à la surface lorsque les énergies renouvelables sont abondantes. La proposition et l’analyse ont été publiées récemment dans la revue Énergies.
Voici le résumé :
Les transitions énergétiques à faible émission de carbone qui se déroulent dans le monde sont principalement motivées par l’intégration de sources d’énergie renouvelables telles que l’éolien et le solaire. Ces sources d’énergie renouvelables variables (ERV) nécessitent des options de stockage d’énergie pour répondre de manière fiable à la demande d’énergie à différentes échelles de temps. Cet article suggère d’utiliser une méthode de stockage d’énergie gravitationnelle en utilisant des mines souterraines désaffectées comme réservoirs de stockage, en utilisant un arbre vertical et des moteurs/générateurs électriques pour soulever et déverser de grands volumes de sable.
La technologie proposée, appelée Underground Gravity Energy Storage (UGES), peut décharger de l’électricité en abaissant de grands volumes de sable dans une mine souterraine à travers le puits de la mine. Lorsqu’il y a un excès d’énergie électrique dans le réseau, l’UGES peut stocker l’électricité en élevant le sable de la mine et en le déposant dans des sites de stockage supérieurs au sommet de la mine. Contrairement au stockage d’énergie par batterie, le support de stockage d’énergie d’UGES est le sable, ce qui signifie que le taux d’autodécharge du système est nul, ce qui permet des durées de stockage d’énergie ultra-longues.
De plus, l’utilisation de sable comme support de stockage atténue tout risque de contamination des ressources en eau souterraines par opposition à une alternative souterraine de stockage hydroélectrique pompé. L’UGES propose des cycles de stockage d’énergie hebdomadaires à pluriannuels avec des coûts d’investissement de stockage d’énergie de l’ordre de 1 à 10 USD/kWh. On estime que la technologie a un potentiel global de stockage d’énergie de 7 à 70 TWh et peut soutenir le développement durable, principalement en fournissant des services de stockage d’énergie saisonniers.
Image reproduite avec l’aimable autorisation de l’IIASA
Selon un article de blog de l’IIASA, « UGES génère de l’électricité lorsque le prix est élevé en abaissant le sable dans une mine souterraine et en convertissant l’énergie potentielle du sable en électricité via un freinage régénératif, puis en soulevant le sable de la mine vers un réservoir supérieur à l’aide d’électricité. des moteurs pour stocker l’énergie lorsque l’électricité est bon marché. Les principales composantes de l’UGES sont le puits, le moteur/générateur, les sites de stockage supérieur et inférieur et l’équipement minier. Plus le puits de la mine est profond et large, plus la puissance peut être extraite de la centrale, et plus la mine est grande, plus la capacité de stockage d’énergie de la centrale est élevée.
« Pour décarboner l’économie, nous devons repenser le système énergétique en nous basant sur des solutions innovantes utilisant les ressources existantes. Transformer les mines abandonnées en stockage d’énergie est un exemple des nombreuses solutions qui existent autour de nous, et nous n’avons qu’à changer la façon dont nous les déployons », déclare Behnam Zakeri, co-auteur de l’étude et chercheur à l’IIASA Energy, Climate, and Environment. Programme.
Les plats à emporter
Les systèmes de stockage à air comprimé et de stockage par gravité sont si peu technologiques qu’ils semblent presque risibles par rapport au stockage sur batterie. Et ils sont incapables de réagir en quelques millisecondes aux fluctuations de tension ou de fréquence comme le font les batteries. Cela élimine une importante source de revenus qui peut contribuer à les rendre rentables. S’il y a une leçon ici, c’est qu’il existe de nombreuses façons de stocker l’énergie renouvelable excédentaire pour garder les lumières allumées après le coucher du soleil et lorsque les vents ne soufflent pas.
Si l’objectif est d’avoir un approvisionnement adéquat en énergie renouvelable fiable et fiable afin que nous puissions mettre hors service les nombreuses centrales électriques alimentées par des combustibles fossiles dans le monde, nous aurons besoin de tous les outils possibles dans notre boîte à outils de stockage d’énergie.
Tout comme aucune voiture électrique ne répond aux besoins de chaque conducteur, aucun système de stockage d’énergie n’est idéal pour chaque cas d’utilisation. Si le déplacement de sable vers le haut et vers le bas d’un puits de mine fonctionne en Virginie-Occidentale et que le stockage d’air comprimé fonctionne dans la vallée de San Joaquin en Californie, alors hourra pour les deux et hourra pour toutes les autres solutions de stockage d’énergie qui flottent là-bas. Ne laissons pas le parfait être l’ennemi du bien. Parfois, le bien peut suffire.
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