L'effet des combustibles fossiles sur l'urgence climatique pousse la communauté internationale à utiliser des sources d'énergie à faible émission de carbone. À l'heure actuelle, les meilleures options pour produire de l'énergie à faible émission de carbone à grande échelle sont l'éolien et le solaire. Mais malgré les améliorations au cours des dernières années de leurs performances et de leur coût, un problème important demeure :le vent ne souffle pas toujours, et le soleil ne brille pas toujours. Un réseau électrique qui s'appuie sur ces sources fluctuantes peine à faire constamment correspondre l'offre et la demande, et donc l'énergie renouvelable est parfois gaspillée parce qu'elle n'est pas produite en temps voulu.

L'une des principales solutions à ce problème réside dans les technologies de stockage d'électricité à grande échelle. Ceux-ci fonctionnent en accumulant de l'électricité lorsque l'offre dépasse la demande, puis le relâcher lorsque l'inverse se produit. Cependant, un problème avec cette méthode est qu'elle implique d'énormes quantités d'électricité.

Les technologies de stockage existantes comme les batteries ne seraient pas bonnes pour ce genre de processus, en raison de leur coût élevé par unité d'énergie. Actuellement, plus de 99% du stockage d'électricité à grande échelle est assuré par des barrages hydroélectriques pompés, qui déplacent l'eau entre deux réservoirs à travers une pompe ou une turbine pour stocker ou produire de l'énergie. Cependant, il y a des limites à la quantité d'hydroélectricité pompée qui peut être construite en raison de ses exigences géographiques.

Une option de stockage prometteuse est le stockage d'électricité thermique par pompage. Cette technologie relativement nouvelle existe depuis une dizaine d'années, et est actuellement testé dans des usines pilotes.

Le stockage d'électricité thermique par pompage fonctionne en transformant l'électricité en chaleur à l'aide d'une pompe à chaleur à grande échelle. Cette chaleur est ensuite stockée dans un matériau chaud, comme de l'eau ou du gravier, à l'intérieur d'un réservoir isolé. Si nécessaire, la chaleur est ensuite retransformée en électricité à l'aide d'un moteur thermique. Ces conversions d'énergie se font avec des cycles thermodynamiques, les mêmes principes physiques utilisés pour faire fonctionner les réfrigérateurs, moteurs de voitures ou centrales thermiques.

Technologie connue

Le stockage d'électricité thermique par pompage présente de nombreux avantages. Les processus de conversion reposent principalement sur la technologie et les composants conventionnels (tels que les échangeurs de chaleur, compresseurs, turbines, et générateurs électriques) qui sont déjà largement utilisés dans les industries de l'énergie et de la transformation. Cela réduira le temps nécessaire pour concevoir et construire un stockage d'électricité thermique par pompage, même à grande échelle.

Les réservoirs de stockage peuvent être remplis de matériaux abondants et peu coûteux tels que du gravier, sels fondus ou eau. Et, contrairement aux piles, ces matériaux ne présentent aucune menace pour l'environnement. Les grands réservoirs de sel fondu sont utilisés avec succès depuis de nombreuses années dans les centrales solaires à concentration, qui est une technologie d'énergie renouvelable qui a connu une croissance rapide au cours de la dernière décennie. L'énergie solaire concentrée et le stockage d'électricité thermique par pompage partagent de nombreuses similitudes, mais tandis que les centrales solaires à concentration produisent de l'énergie en stockant la lumière du soleil sous forme de chaleur (et en la convertissant ensuite en électricité), les centrales de pompage thermique de stockage d'électricité stockent l'électricité qui peut provenir de n'importe quelle source - solaire, l'éolien ou encore l'énergie nucléaire, entre autres.

Facile à déployer et compact

Les centrales de stockage d'électricité thermique par pompage peuvent être installées n'importe où, quelle que soit la géographie. Ils peuvent également être facilement mis à l'échelle pour répondre aux besoins de stockage du réseau. D'autres formes de stockage d'énergie en vrac sont limitées par l'endroit où elles peuvent être installées. Par exemple, le stockage hydraulique par pompage nécessite des montagnes et des vallées où des réservoirs d'eau substantiels peuvent être construits. Le stockage d'énergie par air comprimé repose sur de grandes cavernes souterraines.

Le stockage d'électricité thermique par pompage a une densité énergétique plus élevée que les barrages hydroélectriques pompés (il peut stocker plus d'énergie dans un volume donné). Par exemple, dix fois plus d'électricité peut être récupérée à partir de 1kg d'eau stockée à 100°C, contre 1 kg d'eau stockée à 500 mètres de hauteur dans une centrale hydraulique à pompage. Cela signifie qu'il faut moins d'espace pour une quantité donnée d'énergie stockée, l'empreinte environnementale de l'usine est donc plus faible.

Longue vie

Les composants du stockage d'électricité thermique par pompage durent généralement des décennies. Piles, d'autre part, se dégradent avec le temps et doivent être remplacées toutes les quelques années. La plupart des batteries de voitures électriques ne sont généralement garanties que cinq à huit ans.

Cependant, même s'il y a beaucoup de choses qui rendent le stockage d'électricité thermique par pompage bien adapté au stockage à grande échelle d'énergie renouvelable, il a ses inconvénients. Le plus gros inconvénient est peut-être son efficacité relativement modeste, c'est-à-dire la quantité d'électricité renvoyée pendant la décharge, par rapport à ce qui a été mis pendant la charge. La plupart des systèmes de stockage d'électricité thermique par pompage visent une efficacité de 50 à 70 %, contre 80-90% pour les batteries lithium-ion ou 70-85% pour le stockage hydraulique par pompage.

Mais ce qui compte sans doute le plus, c'est le coût :plus il est bas, plus la société pourra évoluer rapidement vers un avenir à faibles émissions de carbone. Le stockage d'électricité thermique par pompage devrait être compétitif avec d'autres technologies de stockage, bien que cela ne soit pas connu avec certitude tant que la technologie n'aura pas mûri et sera pleinement commercialisée. Tel qu'il est, plusieurs organisations ont déjà du travail, prototypes du monde réel. Plus tôt nous testons et commençons à déployer le stockage d'électricité thermique par pompage, plus vite nous pourrons l'utiliser pour faciliter la transition vers un système énergétique à faible émission de carbone.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.