Le Stockage thermique pourrait révolutionner le problème lié aux énergies renouvelables
L’avenir du monde sur l’énergie est maintenant tout tracé, surtout pour l’Europe et l’UE. L’objectif final de la Commission européenne en 2030 est clair : atteindre 42,5% d’énergie renouvelable sur le mix énergétique. Ceci, afin de lutter contre le réchauffement climatique, de réduire ses impacts environnementaux et de préserver la biodiversité. Sauf que pour une si grande part, l’énergie verte se heurte à un obstacle crucial : le stockage massif de l’électricité.
En effet, le stockage massif d’énergie est indispensable pour stabiliser le réseau électrique, car les énergies renouvelables sont intermittentes de nature. Et à ce jour, les technologies conçues pour cette fonction sont encore très limitées, voire très couteuses comme les batteries lithium. Néanmoins, le stockage thermique pourrait constituer la solution adéquate puisque c’est une technologie à la fois rentable et efficace. Mais quels sont les principes du stockage thermique de l’énergie ? Et quels sont ses avantages ?
Les objectifs de la Commission européenne concernant les énergies renouvelables
La neutralité carbone en 2050 qui est l’objectif final de l’UE sera composée de sous-objectifs dont le prochain sera en 2030. Suite à l’accord politique conclu par la commission et les états membres, voici les objectifs à atteindre en 2030 :
Les énergies renouvelables devront représenter 42,5% de la consommation d’énergie finale de l’Europe ;
Un rajout de 2,5% est aussi conclu pour atteindre 45% pour satisfaire la commission ;
En l’occurrence, la CE prévoit la réduction des émissions de gaz à effet de serre de 55% par rapport aux années 1990 ;
La consommation d’énergie globale doit être réduite de 11,5% pour l’efficacité énergétique.
De ce fait, en 2030, selon les objectifs conclus au parlement, presque la moitié de la production énergétique sera des énergies renouvelables. Or, les EnR, quel qu’en soit son type, présente un problème majeur, elles sont intermittentes et parfois leurs productions sont aléatoires.
Dans cette optique, la source d’énergie, du sujet, doit être de type renouvelable comme du photovoltaïque, de l’éolienne ou de la pompe à chaleur. Mais principalement, les panneaux photovoltaïques sont les plus aptes pour répondre aux principaux besoins d’un foyer. De plus, l’autoconsommation électrique photovoltaïque est le plus rentable, le plus fiable, celui qui présente le moins d’intermittence avec le plus faible impact environnemental.
Le plus grand défi des énergies renouvelables
Comme évoqué en haut, le raccordement de l’énergie renouvelable au réseau poserait un problème majeur, qui reste encore le plus grand défi des EnR. En effet, leur production présente des intermittences, surtout pour l’éolien et le solaire. De ce fait, l’électricité produite injectée dans le réseau sera irrégulière, ce qui entraînera des coupures de courant ou au contraire, de la surproduction (surtension). Or la production doit être équilibrée en fonction de la demande, des ajustements au niveau du réseau électrique doivent être alors nécessaires par rapport à la variation de la production.
La première solution apportée repose sur l’utilisation de l’intelligence artificielle ou réseau intelligent pour surveiller la consommation de chaque foyer afin de mieux stabiliser l’offre et la demande. L’IA prédira alors la variation de la consommation de chaque foyer et déterminera l’énergie à injecter dans le réseau en fonction de ce dernier. Mais ce système n’est pas sans risque, notamment sur la non-prévention des accidents et les catastrophes qui peuvent subvenir à tout moment. De plus, la vie privée et la liberté des ménages seront aussi menacées. L’utilisation de l’IA nécessite aussi une quantité d’énergie et de matière première phénoménale, ce qui accentuera son impact écologique.
La deuxième solution consiste à user des stockages d’électricité afin d’équilibrer la production d’énergie injectée au réseau en fonction de la demande. En cas de surproduction, les surplus seront stockés et en cas de sous-production, le stockage pourra pallier les manques. Le problème, c’est que les technologies de stockage actuelles sont très limitées. Elles ne peuvent pas stocker massivement l’énergie sur le long terme, faute de rentabilité et d’efficacité.
Le Stockage thermique de l’énergie : la meilleure solution ?
Les EnR qui présentent le plus d’intermittence sont le photovoltaïque et l’éolien, de ce fait, ce sont les énergies les plus concernées pour les stockages. Les irrégularités sur les hydrauliques et les géothermiques sont en effet bien moindre.
Par ailleurs, certains types de stockage massif comme les batteries lithium sont très couteux avec de très grands impacts écologiques tandis que d’autres comme les stockages mécaniques sont insuffisants. Pourtant, une lueur d’espoir vient de naître chez l’Agence internationale des énergies renouvelables (AIER), les batteries thermiques semblent être à la fois assez efficaces et rentables, ce qui pourrait révolutionner l’EnR.
Le principe du Système de stockage thermique
Le système de stockage thermique pourrait flexibiliser le réseau électrique efficacement, selon les ingénieurs d’AIER. Le principe de stockage de l’énergie dans une centrale solaire thermique ou dans un éolien se caractérise par stocker l’énergie excédentaire sous forme de chaleur par le biais de certains matériaux capables de conserver la chaleur à long terme. Ces matériaux, abondants et facilement exploitables peuvent être de l’eau, du sable, des roches, de l’air comprimé, du silicium, du métal liquide, le graphite et bien d’autres. Puis, la chaleur est libérée en temps voulu et se convertisse à nouveau en électricité.
Ce système de stockage de l’énergie sous forme thermique est représenté sous forme de batterie, ce qui est la méthode la plus sûre et le plus efficace pour stocker l’électricité renouvelable. Dans les conditions météorologiques favorables, l’excès d’énergie des photovoltaïques et des éoliens est stocké sous forme de chaleurs. Ensuite, quand les demandes sont en hausses par rapport à la production, la chaleur est convertie à nouveau en électricité pour être injectée dans le réseau afin de combler les manques.
Les avantages du stockage thermique de l’énergie
D’abord, selon le professeur Asegun Henry, ingénieur mécanicien du MIT ayant participé à la recherche, les batteries thermiques sont destinées pour les réseaux électriques à grande échelle. Cela peut s’expliquer par le fait qu’elles disposent de nombreux avantages, les voici :
Il existe de nombreuses options concernant les matériaux à utiliser pour les batteries thermiques ;
Les matériaux utilisés pour les batteries sont abondants avec des coûts très abordables et leurs exploitations ont un impact environnemental très faible ;
La production de ces matériaux peut être alors à grande échelle ;
Les batteries thermiques sont plus efficaces, car le transfert aller-retour de l’énergie vers le réseau est aussi presque efficace que celle des batteries lithium. Or les batteries Li-ion sont 30 fois plus chères que les batteries thermiques.
Le stockage de l’énergie électrique thermique pourrait même être conçu pour un réseau entièrement renouvelable, selon Henry. Il représenterait l’avenir de l’EnR et apporterait la solution pour les nombreux obstacles sur le stockage.
