Les batteries au lithium-ion sont celles que la plupart des consommateurs aiment utiliser. Cela semble donc être le meilleur choix pour les utiliser à plus grande échelle. Mais comme le lithium est relativement difficile à trouver, ce n’est peut-être pas le meilleur choix. Des chercheurs du MIT ont mis au point un nouveau concept appelé «sun-in-a-box » ou « soleil dans une boîte», qui stocke l’énergie sous forme de chaleur dans du silicium fondu et la récupère en tirant parti de sa forte lumière qu’il émet.
Le nouveau système que l’équipe a baptisé du terme de Thermal Energy Grid Storage-Multi-Junction Photovoltaics (TEGS-MPV) ou « Stockage Photovoltaïque Multi-jonctions sur Réseau Thermique repose sur des batteries à sel fondu qui se trouvent au cœur d’un système de stockage d’énergie de la taille d’un réseau comme un soleil concentré. Cependant, le sel en tant que moyen de stockage pose quelques problèmes: il devient très corrosif lorsque la chaleur est augmentée.
Asegun Henry, chercheur principal de l’étude, déclare: « Il y a 2 raisons pour que cette technologie soit intéressante : une fois que vous lancez le processus en concentrant la lumière pour obtenir de la chaleur, vous pouvez stocker cette chaleur de manière bien plus économique que pour stocker de l’électricité. La technologie existe depuis un certain temps, mais on pensait jusqu’à présent que les coûts ne pourraient jamais être assez bas pour faire concurrence au gaz naturel. De sorte qu’il y a donc eu une pression pour fonctionner à des températures beaucoup plus élevées, ainsi, vous pourriez utiliser un moteur thermique plus efficace et réduire les coûts. «
Le sel atteint son maximum à environ 538 °C, après quoi leurs effets dommageables deviennent trop problématiques. L’équipe du MIT a donc regardé un nouveau matériau qui pourrait stocker plus de chaleur, ce qui en retour augmente la densité d’énergie du système. Ils ont éventuellement opté pour le silicone qui peut atteindre plus de 2000 °C et qui est facile à amorcer.
Sun-in-a-box
Le système TEGS-MPV serait construit avec deux réservoirs fortement isolés, chacun d’une largeur de 10 m. Un réservoir stocke le silicium liquide à une température relativement fraîche de 1900 °C. Pour le réchauffer, le silicium est pompé depuis ce réservoir via des tubes exposés à des éléments chauffants qui sont alimentés par des sources d’énergie extérieures. Le silicone plus chaud passe ensuite dans le second réservoir qui le stocke à une température plus haute, d’environ 2400 °C.
Quand vient le temps « de récolter » de l’énergie, le TEGS MPV le fait de manière intéressante. Avec les systèmes à sels fondus, un échangeur de chaleur utilise la chaleur pour faire bouillir de l’eau, créant ainsi de la vapeur qui permet à une turbine de produire de l’électricité.
Mais dans ce cas, le système ne puise pas dans la chaleur mais dans la lumière – à ces températures, le silicone fondu brille de manière extrêmement forte. Le liquide chauffé à blanc est pompé à travers des tubes qui émettent de la lumière, celle-ci est ensuite capturée par des cellules solaires spécialisées connues sous le nom de photovoltaïque multijonctions et convertie en électricité. Le silicium, qui refroidit à nouveau, est pompé dans le premier réservoir pour recommencer le cycle.
L’équipe a déclaré que l’un de ces systèmes TEGS-MPV pourrait compter 100 000 foyers. Idéalement, cette énergie proviendrait de sources renouvelables telles que l’énergie éolienne ou solaire, mais elle pourrait effectivement provenir de n’importe où. La conception peut être mise en œuvre presque n’importe où et serait beaucoup moins chère – apparemment la moitié du prix de l’hydroélectricité pompée, le champion actuel en termes de coût de stockage d’énergie.
« Ceci est géographiquement illimité et moins cher que l’hydroélectricité pompée, ce qui est très excitant », a déclaré Asegun Henry. «En théorie, c’est le pivot de la mise en œuvre de l’énergie renouvelable pour alimenter l’ensemble du réseau.»
L’un des problèmes prévus par l’équipe est que le silicium fondu réagisse avec le réservoir de graphite et le corrode. Pour le tester, les chercheurs ont construit un mini-réservoir. Lorsqu’il a été rempli avec du silicone chauffé à 1980 ° C pendant une heure, les chercheurs ont observé qu’il n’a pas réagi avec le graphite pour former du carbure de silicium. Mais au lieu d’endommager le réservoir, cela a créé une fine couche protectrice, selon les chercheurs.
http://news.mit.edu/2018/liquid-silicon-store-renewable-energy-1206
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ee/c8ee02341g#!divAbstract
