Le couplage étrange des puits de pétrole et de l’énergie solaire pourrait conduire à un stockage solaire à grande échelle et à long terme
L’un des principaux obstacles à l’exploitation de l’énergie solaire est le stockage. Les batteries solaires constituent une solution à court terme, mais pas lorsqu’il s’agit de stockage à long terme ou d’alimenter, par exemple, une ville entière. Une réponse possible, cependant, pourrait se trouver dans les puits de pétrole. La société californienne Hyperlight Energy va piloter une installation dans laquelle elle prévoit d’utiliser des puits de pétrole existants comme sources d’énergie solaire thermique, l’énergie stockée étant reconvertie en électricité propre en cas de besoin.
L’énergie solaire et les puits de pétrole peuvent sembler une combinaison étrange, mais le principe est similaire à la façon dont l’énergie géothermique serait exploitée. Selon Daniel Codd, chercheur en systèmes d’énergie renouvelable à l’université de Californie à San Diego, l’idée est de stocker la chaleur produite par le soleil dans des formations rocheuses situées sous la surface, créant ainsi une ressource géothermique chargée en énergie solaire dans laquelle la chaleur est stockée pendant des durées significatives.
« Le stockage de l’énergie thermique est une approche connue, peu coûteuse et peu risquée pour stocker l’énergie solaire sous forme de chaleur », ajoute Daniel Codd. « Cette chaleur peut être stockée dans des réservoirs et distribuée en cas de besoin, soit pour des besoins thermiques, soit pour alimenter un cycle de puissance afin de produire de l’électricité. »
Hyperlight affirme que son système de stockage, baptisée Tectonic Sun, pourrait fournir de l’électricité sans émissions avec un facteur de capacité de 80 %, 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, 365 jours par an. Cette affirmation se fonde sur une analyse du partenaire d’Hyperlight, le National Renewable Energy Laboratory (NREL), qui montre qu’un système hybride d’énergie renouvelable combinant le stockage géothermique et l’énergie solaire peut « fournir de l’énergie répartissable à faible coût à différentes échelles de temps, de la journée à la semaine, en passant par la saison ».
Pour exploiter la chaleur du soleil, la société utilisera sa solution d’énergie solaire concentrée (CSP), appelée Hylux, qui comprend des pièces modulaires en plastique légères et peu coûteuses plutôt que l’acier et le béton traditionnels.
« Nous utilisons des tuyaux en plastique extrudé à profil en D, avec des miroirs sur le côté plat du D, qui reposent simplement sur le sol », explique Nicholas Kramer, cofondateur et responsable de l’ingénierie d’Hyperlight. « Ils roulent tout au long de la journée pour suivre le soleil et le concentrer sur un récepteur linéaire, puis nous faisons passer une huile thermique dans ce récepteur, qui devient très, très chaud. » Ce système permet d’obtenir un coût d’investissement et un coût d’énergie nivelé inférieurs à ceux des autres technologies CSP, ajoute-t-il.
Tectonic Sun combine le système CSP Hylux avec un stockage thermique souterrain. « Ainsi, pendant l’été, lorsque vous produisez plus que ce dont vous auriez besoin en hiver, vous mettez ce surplus d’énergie en fond de puits sous forme de vapeur pour chauffer un réservoir souterrain », explique Kramer. « Avec le solaire que vous utilisez tous les jours de l’année, vous le placez dans un stockage à haute température et à court terme sous la forme d’huile thermique ou de sel fondu ou de toute autre technologie de stockage thermique CSP existante. » En hiver, ajoute-t-il, ils peuvent extraire l’énergie et produire de l’électricité sans émission de carbone en fonction de la courbe de la demande.
Le schéma en coupe montre une turbine, des panneaux solaires concentrés et une pompe à huile au-dessus du sol. Sous la terre, il est indiqué « capacité de stockage massive ». Le système Tectonic Sun et Hylux combine l’énergie solaire concentrée et le stockage thermique souterrain.
L’entreprise construit une centrale de démonstration sur son site alpha avec la compagnie pétrolière Hathaway à Bakersfield, en Californie, pour tester le concept pour la première fois.
Outre le stockage de l’énergie solaire et la production d’électricité propre à la demande, le système Tectonic Sun permet également de décarboniser les puits de pétrole. « Nous pouvons remplacer leurs chaudières à gaz naturel par notre système CSP, et réduire l’intensité carbone du pétrole qu’ils pompent du sol », explique Kramer. « Vous savez que ce pétrole va être consommé ; nous n’allons pas passer à un monde sans fossiles du jour au lendemain. Mais nous pouvons toujours réduire le [coût] du carbone de ce pétrole. »
L’énergie solaire est une ressource à faible densité de puissance, ce qui signifie que des surfaces relativement importantes sont nécessaires pour recueillir et convertir la lumière du soleil, souligne Daniel Codd. Par conséquent, quelle que soit la technologie de conversion, à grande échelle, l’infrastructure solaire doit avoir un faible coût par unité de surface. » Les nouvelles approches doivent être dé-risquées et prouvées à des échelles appropriées avant d’obtenir un financement commercial pour un plan de grande envergure « , déclare Daniel Codd. « Cela peut impliquer un long chemin vers le succès commercial« . Les financements publics et les partenariats industriels peuvent soutenir les développeurs de technologies solaires sur cette voie, ajoute-t-il.
Pour Hyperlight, le plan de transition énergétique de la California Public Utilities Commission de 2021, qui exige 11,5 gigawatts d’énergie propre au cours des cinq prochaines années, arrive à point nommé. Même s’il s’agit d’un projet inédit, tous les composants individuels de la technologie ont été testés de manière approfondie pendant des décennies, explique Nicholas Kramer. « Nous allons simplement les combiner, donc nous pensons que le risque technique est assez faible. » Le stockage de l’énergie géothermique pourrait être une solution viable pour porter à 100 % la pénétration des énergies renouvelables sur le réseau, ajoute-t-il, à condition que les autorités réglementaires soient d’accord.
Il y a actuellement environ 6 miles cubes de réservoirs de pétrole souterrains utilisés pour la récupération assistée du pétrole en Californie qui pourraient être de bons sites pour la technologie Hyperlight, dit Nicholas Kramer. « Si nous utilisons cette technologie dans ces réservoirs de pétrole, pour les chauffer au niveau de la récupération assistée du pétrole, ils ont la capacité de stockage d’un milliard de Tesla Powerwalls.«
https://spectrum.ieee.org/oil-wells-as-solar-thermal-wellsprings
https://www.sandiego.edu/directory/biography.php?profile_id=1725
