L'idée est simple. Une équipe dirigée par Franz Georg Pikl, un doctorat étudiant à l'Institut d'ingénierie hydraulique et de gestion des ressources en eau de la TU Graz, a combiné les avantages de la technologie de stockage par pompage et du stockage de chaleur utilisant l'eau comme fluide pour créer une « centrale hydroélectrique à stockage par pompage et à eau chaude ». Le nouveau système stocke et fournit de l'électricité, énergie thermique et frigorifique selon les besoins.

Le premier élément est l'hydroélectricité de stockage par pompage, une technologie qui n'a cessé d'être perfectionnée au cours des 100 dernières années. C'est actuellement le plus fiable, forme efficace et durable de stockage d'électricité. Les centrales hydroélectriques à accumulation par pompage se trouvent principalement dans les pays montagneux, car ils nécessitent un dénivelé entre deux réservoirs, ainsi que des quantités d'eau suffisantes. Lorsque de gros volumes d'énergie sont générés, l'électricité excédentaire est utilisée pour pomper l'eau du réservoir inférieur vers le réservoir supérieur. Si la demande d'électricité augmente, l'eau redescend et entraîne des turbines qui à leur tour produisent de l'électricité. Pikl a mis en œuvre ce principe de manière totalement souterraine. Des tunnels souterrains sont utilisés pour créer la différence d'altitude entre les deux réservoirs souterrains nécessaires à la production d'électricité, quelle que soit la topographie. Cela minimise la surface requise, et simplifie à la fois le processus de recherche d'un emplacement ainsi que la procédure d'approbation obligatoire.

Accumulateurs de chaleur, où l'énergie thermique est stockée, constituent le deuxième élément du nouveau concept de stockage. Grâce à sa capacité thermique massique élevée, l'eau sert de moyen de stockage d'énergie thermique supplémentaire pour la centrale électrique souterraine à accumulation par pompage. L'énergie renouvelable est utilisée pour chauffer l'eau jusqu'à 90 °C. L'énergie thermique est stockée et utilisée au moyen d'échangeurs de chaleur installés dans les réservoirs souterrains. Lorsque la demande de chaleur est élevée, il peut être fourni directement aux consommateurs via des lignes de transport de chauffage urbain.

Franz Georg Pikl a également intégré la technologie de refroidissement urbain dans le concept - cette méthode de refroidissement des bâtiments devient de plus en plus importante - sous la forme de refroidisseurs à absorption. Au besoin, en d'autres termes, les jours chauds - l'eau chaude entraîne les refroidisseurs, qui produisent de l'énergie de refroidissement qui est distribuée aux clients le long des lignes de transport de froid urbain. Pour assurer un approvisionnement constant en énergie de refroidissement aux différentes zones de température, ce système peut être modifié en refroidissant l'eau du système hydroélectrique souterrain à stockage pompé – qui pourrait alors être étiqueté « centrale hydroélectrique à stockage pompé à eau froide ».

Avantages environnementaux et économiques

Des études de faisabilité technologiques et énergétiques soulignent le haut degré d'efficacité et de rentabilité de ce concept de stockage hybride. "La combinaison de ces systèmes hautement efficaces, avec des coefficients d'efficacité de l'ordre de 80% pour le stockage d'électricité et de chaleur, entraîne une augmentation significative du stockage total d'énergie par rapport à une mise en œuvre séparée, et le niveau de consommation des ressources reste le même. Grâce à ce nouveau stockage d'énergie développé, diverses sources d'énergie renouvelables peuvent être regroupées au moyen d'infrastructures connectées au réseau énergétique, ce qui à son tour aidera l'industrie de l'énergie à surmonter les défis auxquels elle est confrontée. L'établissement se démarque également par sa rentabilité. Le délai d'amortissement est plus court qu'avec les centrales de pompage-turbinage classiques, " explique Pikl. Les aspects écologiques du projet en font également une proposition attractive :un fonctionnement zéro émission est possible, aucun espace ouvert n'est requis et le stockage d'énergie respectivement la centrale électrique n'affecte pas le bilan hydrique naturel, ce qui à son tour réduit l'impact environnemental.

De la théorie à la pratique

Pikl tente actuellement d'obtenir le soutien de fournisseurs d'énergie et d'entreprises pour la construction d'un prototype de stockage d'eau chaude par pompage. « Les technologies distinctes sont utilisées depuis des décennies, mais personne n'a jamais eu l'idée de les regrouper. Atteindre l'objectif de l'Accord de Paris de limiter la hausse des températures à 1,5 degré nécessite des mesures importantes tout en préservant au maximum notre qualité de vie. Notre système pourrait être l'un des éléments constitutifs de la sauvegarde de l'approvisionnement énergétique futur en utilisant des énergies renouvelables, et représenterait également une solution écoénergétique, un pas en avant respectueux de l'environnement. Les structures pourraient fonctionner longtemps, ce qui signifie qu'ils seraient également amortis en termes de protection du climat. »