Une équipe d’ingénieurs européens affirme que son système de stockage d’énergie en montagne pour les petits réseaux (smartgrids) serait peu coûteux et respectueux de l’environnement.
Une équipe de scientifiques européens propose d’utiliser la montagne pour construire un nouveau type de batterie pour le stockage d’énergie à long terme.
La nature intermittente des sources d’énergie telles que le soleil et le vent a rendu difficile leur intégration dans les réseaux, qui nécessitent une alimentation électrique régulière. Pour fournir de l’électricité sans interruption, les exploitants de réseau doivent stocker l’énergie supplémentaire captée lorsque le soleil brille ou que le vent souffle, afin que l’électricité puisse être distribuée lorsqu’il n’y a ni soleil ni vent.
« L’un des grands défis pour faire de l’énergie 100 % renouvelable une réalité est le stockage à long terme « , déclare Julian Hunt, ingénieur scientifique à l’International Institute for Applied Systems Analysis en Autriche.
Les batteries au lithium-ion dominent actuellement le marché du stockage de l’énergie, mais elles sont mieux adaptées au stockage à court terme, explique Julian Hunt, car la charge qu’elles contiennent se dissipe avec le temps. Pour stocker suffisamment d’énergie pendant des mois ou des années, il faudrait de nombreuses batteries, ce qui est trop cher pour être une option réalisable.
Julian Hunt et ses collaborateurs ont mis au point un nouveau système pour compléter l’utilisation des batteries lithium-ion pour le stockage de l’énergie à long terme : le Mountain Gravity Energy Storage, ou MGES en abrégé ou Stockage de l’Energie par Gravité en Montagne. Tout comme l’énergie hydroélectrique, le MGES consiste à stocker des matériaux en altitude pour produire de l’énergie gravitationnelle. L’énergie est récupérée lorsque le matériau stocké tombe et fait tourner des turbines pour produire de l’électricité. Le groupe décrit son système dans un article publié le 6 novembre dans Energy.
« Au lieu de construire un barrage, nous proposons de construire un grand réservoir de sable ou de gravier « , explique Julian Hunt. La clé de la MGES est de trouver deux sites au sommet de la montagne qui ont une différence d’altitude convenable – 1 000 mètres est idéale. « Plus la différence de hauteur est grande, moins la technologie est chère, dit-il.
Les sites se ressembleront, chacun étant composé d’une station ressemblant à une mine pour stocker le sable ou le gravier, et d’une station de remplissage directement en dessous. Les vannes libèrent le matériau dans des cuves d’attente, qui sont ensuite transportées par des grues et des câbles motorisés vers le site supérieur. Là, le sable ou le gravier est entreposé pendant des semaines, des mois, voire des années, jusqu’à ce qu’il soit prêt à être utilisé. Lorsque le matériau est ramené en bas de la montagne, l’énergie gravitationnelle stockée est libérée et convertie en énergie électrique.
Une illustration montre comment les matériaux se déplaceraient de haut en bas dans un système de stockage d’énergie situé au sommet d’une montagne. Illustration : IIASA
Le système est très souple, dit Julian Hunt, parce qu’il est facile de modifier la vitesse des câbles, d’augmenter la charge ou de modifier le nombre de récipients pour répondre aux besoins énergétiques variables. Et le MGES est meilleure que les méthodes traditionnelles de stockage à long terme comme l’hydroélectricité à réserve pompée et les barrages parce que son impact sur l’environnement est faible, affirme Julian Hunt. « De plus, les tas de sable sont bon marché, moins chers que l’eau. Et le sable ne s’évapore pas et vous pouvez donc continuer à l’utiliser indéfiniment « , dit-il.
Julian Hunt estime que le coût annuel du stockage de l’énergie par ce système variera entre 50 et 100 dollars par mégawattheure (MWh). Les batteries au lithium-ion, par comparaison, coûtent au moins 10 fois plus cher. Et il dit que l’énergie dépensée pour transporter les matériaux vers les sièges supérieurs sera compensée par la quantité d’énergie gravitationnelle produite par le système.
Julian Hunt et ses co-auteurs ne sont pas les premiers à proposer d’utiliser l’énergie gravitationnelle comme solution de stockage. La start-up suisse Energy Vault a mis au point une « batterie » qui consiste à soulever et à libérer 5000 blocs de béton dans un bâtiment de 33 étages ; Gravitricity, basée à Edimbourg, prévoit de faire tomber des poids dans les puits de mine désaffectés et Heindl Energy, en Allemagne, veut soulever une très grosse masse rocheuse à l’aide de pompes à eau. Mais jusqu’à présent, personne n’a suggéré d’utiliser la montagne.
La technologie MGES sera particulièrement utile pour les réseaux qui ont de faibles besoins de stockage d’énergie, précise Julian Hunt. Il s’agit généralement de micro-réseaux utilisant moins de 20 mégawatts, soit la quantité d’énergie nécessaire pour alimenter 7000 maisons de quatre chambres à coucher. La technologie peut potentiellement être appliquée sur des îles minuscules ou isolées comme Molokai à Hawaï, aux Galápagos et au Cap-Vert, où le coût de l’approvisionnement énergétique est élevé et la demande est souvent saisonnière en raison du tourisme.
« Dans ces cas, il peut s’agir d’une solution de rechange viable[aux combustibles fossiles « , dit-il. « Ça peut être une vraie chose dans le futur. »
https://www.iiasa.ac.at/web/home/research/researchPrograms/Energy/Julian_Hunt.html
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0360544219321140?via%3Dihub
https://www.sciencedirect.com/journal/energy
