Au Royaume-Uni, le stockage de l’électricité se fait sur « cryo-batteries »

Aymeric Pontier
Spécialiste environnement
26 octobre 2019 à 16h01
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Usine

Highview Power, spécialiste du stockage cryogénique à grande échelle, annonce la création de plusieurs installations commerciales au Royaume-Uni, et la construction du plus grand système de stockage d'Europe pouvant alimenter jusqu'à 50 000 foyers pendant cinq heures.

Le développeur britannique affirme utiliser « uniquement des matériaux inoffensifs qui ne dégagent aucune émission et qui ont un impact nul sur l'eau ». Sa technologie propriétaire serait capable de stocker de l'énergie renouvelable pendant des semaines voire des mois, là où les solutions lithium-ion existantes ont un horizon de stockage de quelques jours.

Une technologie mâture développée depuis 15 ans

Cette annonce fait suite à la réalisation d'un premier projet pilote de 350 kW en 2014 puis d'une installation de démonstration de 5 MW, inaugurée dans la ville de Bury l'année dernière, grâce au financement de l'agence de l'innovation britannique (Innovate UK).

Ayant prouvé la faisabilité et les capacités techniques de cette technologie émergente, basée sur des recherches menées depuis 2005 à l'Université de Leeds, l'entreprise Highview Power passe maintenant à la vitesse supérieure avec la création d'une installation (à vocation commerciale cette fois) de 50 MW / 250 MWh.

Bientôt installée au nord de l'Angleterre, à l'emplacement d'une ancienne centrale électrique thermique, elle interviendra en soutien au grid électrique. Le dispositif de stockage pourra fournir entre 50 et 250 MWh sur une période de libération de 5 h selon le développeur, et sera « le plus grand projet d'Europe capable de stocker de l'énergie à long terme ».

Highview Power entend également construire d'autres projets de stockage au Royaume-Uni, avec sa technologie propriétaire de « cryo-batterie » qui coûterait environ 110 £ par MWh d'électricité, en recourant à un système de 200 MW / 2 GWh.


Comment fonctionne ce « stockage cryogénique » ?

L'idée de base d'Highview Power est d'utiliser l'électricité excédentaire du grid britannique, issue de source renouvelable de préférence, pour refroidir de l'air jusqu'à -196 °C. Un processus qui a pour effet de le transformer en liquide pouvant être stocké dans de grands réservoirs isolants à basse pression, spécifiquement adaptés à cet usage.

Une fois sorti de son réservoir et soumis à haute pression, l'air liquide absorbe rapidement la chaleur ambiante et retrouve son état gazeux, cette nouvelle transformation est utilisée pour actionner des turbines et produire de l'électricité sans émettre la moindre émission. Afin de maximiser l'efficacité de l'installation, des réservoirs additionnels sont installés pour capturer le « froid » et le « chaud » perdus au cours du processus, et les ré-utiliser lors des prochains cycles.

Les équipes d'Highview Power conçoivent leur stockage cryogénique comme une solution de remplacement aux ex-centrales à combustibles fossiles : « De plus en plus de centrales vont être mises hors service et notre solution peut utiliser la même infrastructure énergétique et les mêmes connexions réseaux afin de donner une nouvelle vie à ces sites ».

Source : The Guardian.
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Kriz4liD
Le procédé est innovant, il y a sûrement des pertes non négligeables mais ça reste beaucoup plus intéressant que d’empiler des batteries lithium, les coûts doivent être minimes aussi
Nmut
Oui, surtout si, comme l’article semble le sous-entendre, en réutilisation des installations existantes (turbines et alternateurs). L’investissement financier et écologique de départ est d’autant meilleur.
KlingonBrain
Sauf que le rendement, c’est le nerf de la guerre.<br /> Même si les batteries lithium ion ne sont pas la panacée aujourd’hui, je suis persuadé qu’a long terme, c’est bien une forme de stockage chimique de l’électricité qui l’emportera.<br /> Le problème de l’écologie aujourd’hui, c’est que sous la pression médiatique, on veut se précipiter a mettre en place tout de suite des solutions au lieu de mettre le paquet sur la R&amp;D pour aboutir à de vraies solutions à l’horizon des 10 à 15 prochaines années.
KlingonBrain
Je doute que ce soit aussi simple en pratique.<br /> Les turbines sur une centrale énergétique classique sont conçues pour traiter de la vapeur surchauffée, pas de l’air glacé.
ericdupontNTERK
le systeme récupère la chaleur de compression pour rechauffer l’azote lors de la detente. il faut donc aussi stocker de la chaleur etla chaleur se stock mal, beaucoup moins bien que l’azote liquide. IL y a moyen d’obtenir un bon rendement avec l’azote liquide ici chez NTERK
Nmut
Les turbines sont conçues pour utiliser l’énergie de la détente de la vapeur. C’est la même chose ici. Les températures ne sont bien sur pas les mêmes mais le principe reste le même. Si les éléments supportent la température (joints, matériaux, risques de glace, …), ça doit marcher…<br /> Je vais chercher des infos la dessus, ça m’intéresse.
Elrix
KlingonBrain:<br /> Le problème de l’écologie aujourd’hui, c’est que sous la pression médiatique, on veut se précipiter a mettre en place tout de suite des solutions au lieu de mettre le paquet sur la R&amp;D pour aboutir à de vraies solutions à l’horizon des 10 à 15 prochaines années.<br /> C’est parce qu’il y a une légère urgence à agir.<br /> Plus on attend, moins cela va se résoudre, faut pas rêver.<br /> Pour en revenir à ce projet, même si le rendement n’est pas terrible, on s’en fout un peu puisqu’il s’agit principalement de stocker l’électricité surproduite en journée.<br /> Entre tout perdre et stocker même avec un faible rendement, y’a pas photo.
KlingonBrain
Les températures ne sont bien sur pas les mêmes mais le principe reste le même.<br /> Sur la papier, tout est toujours simple.<br /> Mais les vraies machines construites dans le monde réel ne fonctionnement pas juste avec de grands principes théoriques, mais aussi en tenant compte d’une foultitude de détails pratiques qu’il a fallu des décennies pour maîtriser. Par exemple, la dilatation induite par la température. On parle de machines qui sont immenses. Ce n’est pas juste un détail. Rien que les jeux des paliers (ce n’est pas des roulements à bille) peuvent être affectés. Ne parlons pas de la résistance à la fissuration des aciers. Car oui, les nuances d’acier d’une machine et leur traitement sont choisis en fonction des températures visés. Et je ne parle que de quelques détails. C’est un domaine d’une grande complexité.<br /> Même quand les turbines fonctionnent dans l’environnement pour lesquelles elles sont prévues, c’est loin d’être simple. Il y a eu des accidents…
KlingonBrain
C’est parce qu’il y a une légère urgence à agir.<br /> Plus on attend, moins cela va se résoudre, faut pas rêver.<br /> Sauf que la précipitation n’a jamais mené à rien de bon. Cela n’aboutit en général qu’a perdre encore plus de temps.<br /> L’urgence ne change rien aux réalités du monde : dans le meilleur des cas, il faudra des années pour trouver de vraies solutions. Certainement au moins 15 ans.<br /> Le mieux que l’on puisse faire pour gagner du temps, c’est d’éviter de se disperser et de concentrer l’argent dans la recherche. Et ensuite seulement, de faire le tri et de passer à la réalisation à grande échelle de vraies solutions.<br /> Et encore, quand je dis 15 ans, je suis optimiste.<br /> Pour en revenir à ce projet, même si le rendement n’est pas terrible, on s’en fout un peu puisqu’il s’agit principalement de stocker l’électricité surproduite en journée.<br /> Entre tout perdre et stocker même avec un faible rendement, y’a pas photo.<br /> C’est oublier que toute solution demande des investissements pour sa mise au point et sa réalisation. Et qu’il faudrait les utiliser pendant des décennies pour les rentabiliser. Et si on se contente de rendements faibles, il y a déjà des solutions existantes qui sont par ailleurs beaucoup plus simples. Par exemple, de simples retenues d’eau ou il suffit de pomper pour stocker et de turbiner pour récupérer.
Elrix
KlingonBrain:<br /> Et encore, quand je dis 15 ans, je suis optimiste.<br /> Je comprends ton point de vue mais dans 15 ans ce sera trop tard.
KlingonBrain
En réalité, il est déjà trop tard.<br /> Mais ça ne change rien à la réalité. Parce que la réalité, c’est que l’homme n’est pas en mesure de mettre en oeuvre rapidement des solutions. Il a fallu des décennies pour mettre au point les solutions actuelles, il faudra du temps pour en imaginer de nouvelles.<br /> Et si cela doit engendrer des conséquences dramatiques sur le plan de l’environnement, autant les considérer d’ores et déjà comme certaines car rien ni personne n’est aujourd’hui en mesure de changer les choses de manière rapide.<br /> Au passage, il faut réaliser que le défi écologique n’est pas juste technique.<br /> C’est même plus un défi politique et économique. L’écologie, la vraie passera par la décroissance, la fin de la guerre mondiale à la compétitivité économique, le replacement de l’homme et de l’écologie au centre des préoccupations. Et la encore, il faudra du temps.<br /> Trouver les solutions pour passer d’un système productiviste à un système différent sera long et difficile… dans le meilleur des cas.<br /> Il faut comprendre que l’urgence, c’est de commencer tout de suite. Mais il ne faut pas s’attendre pour autant à voir les résultats avant très longtemps.
Nmut
KlingonBrain:<br /> Sur la papier, tout est toujours simple.<br /> Surtout dans la tête des non spécialistes comme moi, et sur un forum comme celui de Clubic! <br /> J’imagine quand même bien que les turbines travaillant sur plusieurs étages (si mes souvenirs sont bons, il y en a une bonne dizaine en général - edit: après vérification: 2 séries de 10 à 20 étages-) a des pressions et des températures très différentes à chaque niveau, la dilatation doit déjà avoir été limitée au maximum. Rien n’empêche de changer les paliers, voir le turbine en elle-même si il le faut (avec une bonne grue et en décapsulant l’usine… Il me semble que l’accès n’est pas aisé :-P). Ils devraient m’embaucher, j’ai plein d’idées! <br /> (my life on)Et dire que dans mon précédent boulot, j’étais architecte système et je me suis battu en pure perte contre la réutilisation, source de problèmes et de couts insurmontables, mais imposé par la sécurité (système automobile) et le service qualité, pourtant avec des preuves que la réutilisation de modules non adaptés, et même quelques fois buggés malgré leur certification, générait de gros problèmes.(my life off)
jcc137
J’ai l’impression qu’il s’agit d’une solution de pacotille. Pourquoi dans ce cas, ne pas utiliser l’excédent d’électricité non utilisé pour actionner des pompes et compresser de l’air tout bête. En forte demande, il suffit de décompresser cet air comprimé vers des turbines qui produiraient ladite électricité demandée. Je doute que le froid généré par la décompression atteigne les -196° de leur technologie cryogénique.
Nmut
La compression a un rendement médiocre, le stockage sous très haute pression n’est pas forcément facile. Dans leur solution, le stockage liquide a des avantages mais il n’y a pas d’infos sur le rendement et comment il font exactement…
ericdupontNTERK
ils annoncent un rendement de 65 %. probablement qu’ils refroidissent l’air avec de l’eau pendant la compression pour produire l’azote liquide puis détende l’azote en injectant l’eau chaude dans la turbine lors de la détente
xryl
La compression d’un gaz, ça n’absorbe (puis produit) quasiment rien comme énergie. Résultat, il faut des volumes énormes (genre ancienne mine désaffectée) pour avoir un stockage intéressant. L’avantage par contre, ce que c’est très bien maîtrisé et pas cher (sauf le volume mais des fois, c’est gratuit).<br /> Ici, ils utilisent la chaleur latente, c’est à dire que l’énergie est stockée dans le changement d’état du gaz en liquide. Là, il y a une densité énergétique très importante pour un volume relativement faible. Arriver à 65% de rendement sur toute la chaîne, je dis bravo.<br /> Il existe des chauffe eau (souvent solaire) pour les particuliers qui utilisent le même type de techno. Ils ont des billes de paraffine qui fondent à 55°C (si je me souviens bien), absorbant la chaleur surnuméraire produite par les panneaux. Lorsque l’on soutire de l’eau chaude, l’eau froide vient la remplacer. Si la température tombe en dessous des 55°C, la paraffine se solidifie (gardant la température du “bain” à 55°C), restituant au passage l’énergie emmagasinée. Résultat, l’eau chaude est disponible plus longtemps, avec moins de durée d’ensoleillement, plus de confort, meilleur rendement et rentabilité de l’installation.
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