Une entreprise canadienne sort du mode furtif pour fournir du stockage d’énergie à l’échelle du réseau grâce à sa technologie de batterie haute densité.
Christine Hallquist, de Cross Border Power, envisage de commercialiser un concept de batterie au silicium poreux mis au point par la société XNRGI, basée dans l’Etat de Washington.
Une nouvelle entreprise canadienne ayant ses racines dans le Vermont est sortie du mode furtif et a des plans ambitieux pour déployer une nouvelle batterie à l’échelle du réseau électrique au cours de la prochaine année. La technologie de stockage à longue durée de vie, destinée aux services publics, offre quatre fois la densité énergétique et quatre fois la durée de vie des batteries lithium-ion, selon l’entreprise, et sera disponible pour la moitié du prix.
Le PDG de la nouvelle société, ancienne candidate démocrate au poste de gouverneur du Vermont, a fondé Cross Border Power à la suite de sa perte électorale en novembre dernier. Quelques jours après l’élection, elle était devant son ordinateur et rédigeait une thèse (affichée depuis sur le site Web de sa campagne électorale) qu’elle appelle avec audace « [La] solution nord-américaine au changement climatique « .
L’un des objectifs de Christine Hallquist en tant que candidate au poste de gouverneur était de mettre l’État de Green Mountain sur la voie d’obtenir 90 % de son énergie à partir de sources renouvelables d’ici 2050. Lors des dernières semaines de l’élection, l’Association des gouverneurs républicains a attaqué la campagne de Mme Hallquist en affirmant que sa vision allait augmenter les taxes pour les Vermontois et faire monter le prix de l’essence à la pompe.
Aujourd’hui, elle pourrait convenir que l’économie peut effectivement façonner l’avenir des énergies renouvelables, mais par le biais de prix bas, et non de prix élevés. « Je pense que nous en sommes au point où, surtout avec nos batteries, les énergies renouvelables seront moins chères que n’importe lequel des combustibles fossiles « , dit-elle.
Avant de se porter candidate au poste de gouverneur, Mme Hallquist a été PDG de la Vermont Electric Cooperative, où elle a vécu les difficultés de la transition vers les énergies renouvelables sans stockage viable à l’échelle du réseau.
Grâce à sa nouvelle entreprise, elle tente maintenant de trouver une solution à l’intermittence de l’énergie éolienne et de l’énergie solaire. Cette opportunité s’est présentée après la publication en ligne de son article « Solution », dans lequel elle écrivait : « Le stockage des batteries est le Saint-Graal pour le déploiement à grande échelle des énergies renouvelables ».
Un groupe d’investisseurs et de capital-risqueurs canadiens, après avoir suivi la course du gouverneur Hallquist et lu son exposé de position « Solution » sur le changement climatique, l’a contactée au sujet d’une technologie de batterie qui était encore en mode furtif. Les investisseurs, qui, selon Christine Hallquist, ne sont pas encore sous les feux de la rampe, ont commencé comme un assortiment canadien de sociétés de capital de risque et se sont depuis élargis pour inclure également un certain nombre de financiers américains.
La batterie qu’ils vantent est fabriquée par la société XNRGI de Bothell dans l’Etat de Washington. Selon son site Web, une cellule XNRGI utilise la technologie de fabrication de semi-conducteurs au silicium existante pour concevoir une batterie au silicium « poreux ». « Pensez à une plaquette de silicium traditionnelle que nous utilisons aujourd’hui pour toute notre électronique « , souligne Christine Hallquist. « On grave un nid d’abeilles de 20 x 20 microns dans ce silicium pour en faire un silicium poreux. On utilise la même plaquette pour l’anode et la cathode. »
L’idée derrière la batterie XNRGI est une idée non conventionnelle, décrite dans une vidéo explicative de deux minutes et un livre blanc de cinq pages de la société. Les plaquettes de silicium gravées, qui sont ensuite revêtues de lithium et d’autres métaux pour former des anodes et des cathodes, contiennent des dizaines de batteries de petite taille sur chaque plaquette de silicium.
Pensez à chaque « micro-batterie » comme à une boîte creuse allongée avec une empreinte au sol de 20 x 20 microns. La cathode et l’anode sont la moitié supérieure et la moitié inférieure de cette boîte creuse, séparées l’une de l’autre par une certaine distance. Selon Mme Hallquist, aucune micro-batterie ne contient suffisamment de courant de charge pour former des dendrites substantielles ou d’autres structures qui pourraient provoquer un arc électrique aux extrémités positive et négative de la batterie.
Et chaque tranche de silicium de 12 pouces se compose d’environ 36 millions de ces « micro-batteries » verticales usinées sur la surface de la tranche. Ce qui, comme l’explique la vidéo explicative, diminue le temps de charge de la macro-batterie (composée de nombreuses micro-batteries) ainsi que le coût de fabrication de la technologie, puisqu’elle est basée sur des procédés de fabrication de silicium déjà mis à l’échelle utilisés dans la fabrication de puces informatiques aujourd’hui.
Mme Hallquist indique que la technologie de la société est couverte par 15 brevets (et 12 brevets en instance) et soutenue par un investissement de plus de 80 millions de dollars américains provenant de sources privées et publiques.
Selon le livre blanc de l’entreprise, XNRGI « a déjà réalisé plus de 600 échantillons de travail (8 milliards de micro-piles) pour un large éventail de clients ».
C’est le travail du groupe au niveau des piles individuelles qui l’a convaincue que la batterie de XNRGI était « prête à être commercialisée », explique Christine Hallquist. Elle a donc obtenu les droits exclusifs de vente et de distribution de la technologie de batterie XNRGI sur le marché nord-américain de l’électricité. (Ce sont des droits que sa compagnie, Cross Border Power, qui est basée au Québec, n’a finalisés que la semaine dernière.)
Mme Hallquist indique que les batteries que Cross Border Power prévoit de vendre aux entreprises de services publics dès l’année prochaine seront installées dans des baies de serveurs informatiques standard. Un conteneur d’expédition d’une valeur totale de 40 rayonnages offrira une capacité de stockage de 4 mégawattheures, dit-elle. Elle ajoute qu’il s’agit d’un contraste par rapport à un ensemble comparable de batteries lithium-ion de stockage en rack qui ne produiraient généralement qu’un mégawatt-heure de stockage dans un conteneur d’expédition.
Christine Hallquist ajoute toutefois que le fait d’emballer des batteries au lithium-ion traditionnelles dans un conteneur d’expédition métallique exposé à la chaleur de l’été peut être dangereux, étant donné le problème d’emballement thermique. La batterie XNRGI, assure Mme Hallquist, n’aura pas ce problème. « Lorsque vous utilisez du silicium poreux, vous obtenez environ 70 fois plus de surface qu’avec une pile au lithium traditionnelle…[et] il y a des millions de cellules dans une plaquette. Il élimine complètement le problème de la formation de dendrite. » Et sans dendrite, le risque d’emballement thermique disparaît »
Le dernier avantage, dit-elle, est la recyclabilité des cellules XNRGI. « À la fin de la vie de ce produit, vous rapportez les plaquettes, vous les nettoyez, vous récupérez le lithium et d’autres matériaux. Et c’est essentiellement nouveau. Donc nous sommes recyclables à 100%. »
Pourtant, Mme Hallquist affirme que le stockage des batteries à l’échelle d’un service public n’est pas encore un problème simple. Un conteneur d’expédition de 4 mégawatts n’est rien en comparaison de la capacité de 222 gigawatts (GW) que les énergies renouvelables représentent aux États-Unis en 2018. Et, bien sûr, la quantité d’énergie renouvelable dans le réseau électrique ne fait qu’augmenter.
« C’est un énorme défi technique « , conclut Christine Hallquist au sujet du problème de l’entreposage de la batterie. « Mais je dirais qu’on peut le faire, bien sûr. »
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https://xnrgi.com/wp-content/uploads/2018/11/XNRGI-Consumer-White-Paper.pdf
