Stockage énergétique, quelles solutions ?

Aujourd’hui, le stockage énergétique constitue selon France PAC Environnement surement l’enjeu technologique le plus important. Bien des solutions sont apportées par les équipes de recherches. Mais actuellement, il n’est par exemple pas possible de trouver des solutions de stockage suffisamment nomades sans générer un impact environnemental important. Dans une période ou nous sommes en permanence en quête de solutions technique a porté écologique, les solutions apportées pour le stockage énergétique ne peuvent faire partie d’un projet a visé écologique comme la production d’électricité photovoltaïque.

En revanche, il existe des solutions technique pour un stockage énergétique centralisé. Cependant, on perd l’intérêt d’une production énergétique indépendante avec les intérêts comme la suppression des problématiques de transport énergétique. Quel que soit la source d’énergie, que ce soit une énergie renouvelable ou énergie fossile, éolienne, thermique, énergie solaire ou nucléaires, la nécessité du stockage est clair. Cependant, elle doit répondre aujourd’hui, dans le cadre de la transition énergétiques en faveur des énergies renouvelables à des critères de respect environnemental.

Les différentes solutions de stockage

Comme vous l’avez compris, il existe des solutions de stockage centralisé adaptées pour une production énergétique centralisé. Ces solutions présentent l’ensemble des contraintes liées à un soucis environnemental. Cependant, on perd tous les intérêts d’une production énergétique décentralisé en rajoutant la problématique du transport énergétique.

On distingue essentiellement 6 catégories, solution de stockage énergétique :

• Mécanique, barrage hydroélectrique, station de transfert d’énergie par pompage
• STEP, stockage par air comprimé
• CAES, volants d’inertie
• Electrochimique, piles, batteries, vecteur hydrogène qui pourrait répondre selon France PAC Environnement aux besoins des propriétaires producteur d’énergie photovoltaïque.
• Electromagnétique, bobines supraconductrices, super capacités
• Thermique, chaleur latente ou sensible

Le stockage énergétique centralisé

La station de pompage

Les station de pompage utilise donc le principe de gravitation pour permettre de stocker de l’énergie. Dans le principe, il s’agit de deux retenus d’eau situé à des hauteurs différentes reliées entre elles grâce à un principe de canalisation et de turbines qui permettent de rétribuer l’énergie stocké. En parallèle, cette technique s’appuie sur une station de pompage qui permet de récupérer l’eau du bassin inférieur pour la remettre dans le bassin supérieur. Ces solutions de stockage nécessite une taille importante. Mais elle permet de stocker une grande quantité d’énergie et d’importante capacité de puissance mobilisables en quelques minutes, de quelques dizaines de mégawatts à plusieurs gigawatts en fonction de la hauteur d’eau.

Les stations de pompage marine

Les stations de pompage peuvent également étre installées en façade maritime toujours en utilisant le principe de la gravité. Le bassin inférieur est constitué par la mer et une retenue en hauteur au sommet d’une falaise ou constituée par une digue. Ce type d’installation est déjà en cours d’exploitation au Japon, à la Réunion ou en Guadeloupe.

Le stockage énergétique par air comprimé

Le stockage énergétique par air comprimé peut se réaliser de 2 manières différentes, que ce soit en utilisant une solution de stockage naturel dans des cavités souterraines soit dans des citernes par l’action d’un compresseur. Concernant le cycle de consommation, cet air comprimé précédemment stocké est libéré pour faire tourner les turbines qui permettent la production d’électricité. Cette technique souffre de déperditions énergétiques importantes produite par l’échauffement de l’air. Cependant, des recherches sont déjà à l’étude pour permettre de capter en parallèle cette énergie thermique.

Les solutions de stockage énergétique inertiel

Technique mise en place initialement pour permettre de réguler les machines à vapeur. Le fonctionnement s’appuie sur le principe du volant d’inertie qui permet de stocker temporairement de l’énergie sous forme de rotation mécanique.

Une masse en fibre de carbone entraînée par un moteur électrique constitue un volant d’inertie. Le volant d’inertie permet de stocker l’électricité sous forme d’énergie cinétique. Elle pourra être restituée en utilisant un moteur comme génératrice électrique, entraînant la baisse progressive de la vitesse de rotation du volant d’inertie. L’avantage majeur de cette technologie  concerne sa très grande longévité. Cependant, cette technique de stockage énergétique génère des pertes d’énergie.

Stockage énergétique électromagnétique

Ce principe de stockage énergétique repose sur la création d’une double couche électrochimique par l’accumulation de charges électriques. Une solution ionique et un conducteur électronique constituent l’interface. Contrairement à une batterie, il n’y a pas de réaction d’oxydo-réduction.

Le stockage énergétique thermique

Les installations de stockage énergétique thermique et concernent majoritairement les marchés industriels et tertiaires. Le stockage de chaleur dans les ballons d’eau chaude mobilise une parc de plusieurs millions d’installations.

Les solutions de stockage individuelle

Le stockage énergétique avec l’hydrogène

Ces systèmes de stockage s’appuient sur un électrolyseur. L’électrolyseur permet de décomposer l’eau en oxygène et en hydrogène. L’hydrogène capté est comprimé, liquéfié et stocké. Cette énergie ainsi stocker peut permettre d’alimenter une pile à combustible. Elle peut aussi être synthétisé ou être directement utilisé dans une centrale à gaz.

Cette technologie de stockage énergétique présente l’avantage majeur d’une portabilité et facilité de transport. Comme pour la plus part des technologies de stockage énergétique, cette solution génère des déperditions de chaleur. Mais des équipes de chercheurs proposent déjà des solutions pour valoriser cette énergie thermique.

Pour France PAC Environnement, la solution de stockage énergétique basé sur l’hydrogène permet un stockage écologique

Les batteries électrochimiques

Un empilement de disques de différents éléments chimiques constituent une batterie électrochimique. Les principaux avantages des batteries sont leur flexibilité de dimensionnement et leur réactivité.

Les batteries à circulation

2 électrolytes liquides contenant des ions métalliques constituent un système de stockage énergétique avec batterie de circulation. Une membrane échangeuse de protons sépare ces membranes. L’échange de charge entre ces électrolytes permet de produire ou d’absorber l’électricité.

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