1 CHAPITRE III : Technologies classiques de Stockage d’énergie. COURS : Fluide

1 CHAPITRE III : Technologies classiques de Stockage d’énergie. COURS : Fluide de Travail, Matériaux et Dispositif de Stockage Mr. MEGDOUD Soufiane Chapitre. III Technologies classiques de Stockage d’énergie 2 CHAPITRE III, Technologies classiques de Stockage d’énergie. COURS : Fluide de Travail, Matériaux et Dispositif de Stockage Mr. MEGDOUD Soufiane Le stockage de l'énergie: est l'action qui consiste à placer une quantité d'énergie en un lieu donné pour permettre son utilisation ultérieure. La maîtrise du stockage de l'énergie est particulièrement importante pour valoriser les énergies alternatives, telles que l'éolien ou le solaire, sûres et renouvelables, mais par nature intermittentes. Définitions : 3 CHAPITRE III, Technologies classiques de Stockage d’énergie. COURS : Fluide de Travail, Matériaux et Dispositif de Stockage Mr. MEGDOUD Soufiane Les enjeux du stockage de l’energie • Le concept de "stockage d’énergie" est d’apporter de la flexibilité et de renforcer la fiabilité des systèmes énergétiques. Il s’agit d’équilibrer dans le temps l’offre et la demande en énergie, aussi bien pour la fourniture d’électricité, de chaleur et de froid. • Le stockage est associé à une production énergétique qui peut être soit thermique, soit thermique puis électrique, soit directement électrique. • Les technologies de stockage de l’énergie font l’objet d’activités de recherche depuis de nombreuses années 4 CHAPITRE III, Technologies classiques de Stockage d’énergie. COURS : Fluide de Travail, Matériaux et Dispositif de Stockage Mr. MEGDOUD Soufiane Pourquoi on stocker l’énergie ? Le stockage de l’énergie est utilisé pour répondre à trois besoins principaux : 1. - Le besoin de se déplacer avec sa propre source d’énergie, c’est le besoin d’autonomie. 2. - Le besoin de compenser le décalage temporel entre la demande en énergie et la possibilité de production. 3. - Le besoin de compenser les fluctuations d’intensité du courant délivré sur le réseau électrique, par exemple dans le cas des éoliennes. 5 CHAPITRE III, Technologies classiques de Stockage d’énergie. COURS : Fluide de Travail, Matériaux et Dispositif de Stockage Mr. MEGDOUD Soufiane Les Technologies de stockage: Le stockage d’énergie se divisent en trois catégories principales : I. Stockage mécanique 1. potentielle (barrage hydroélectrique, Station de Transfert d’Energie par Pompage (STEP), STEP en façade maritime, stockage d’énergie par air comprimé (CAES)) ; 2.Cinétique (volants d’inertie) ; II. Stockage électrochimique (piles, batteries, condensateurs, vecteur hydrogène) ; III. Stockage thermique (chaleur latente ou sensible). 6 CHAPITRE III, Technologies classiques de Stockage d’énergie. COURS : Fluide de Travail, Matériaux et Dispositif de Stockage Mr. MEGDOUD Soufiane Les Technologies de stockage : 7 CHAPITRE III, Technologies classiques de Stockage d’énergie. COURS : Fluide de Travail, Matériaux et Dispositif de Stockage Mr. MEGDOUD Soufiane I.Stockage mécanique de l’énergie 8 CHAPITRE III, Technologies classiques de Stockage d’énergie. COURS : Fluide de Travail, Matériaux et Dispositif de Stockage Mr. MEGDOUD Soufiane 9 CHAPITRE III, Technologies classiques de Stockage d’énergie. COURS : Fluide de Travail, Matériaux et Dispositif de Stockage Mr. MEGDOUD Soufiane Principe de fonctionnement d’un centrale STEP 10 CHAPITRE III, Technologies classiques de Stockage d’énergie. COURS : Fluide de Travail, Matériaux et Dispositif de Stockage Mr. MEGDOUD Soufiane Principe de fonctionnement: consiste en deux réservoirs d’eau situés à des altitudes différentes. Lors des périodes de faible consommation (durant laquelle la demande - et donc le coût - de l’énergie sont moins élevés) l’eau est pompée vers le réservoir le plus haut. Lors des périodes de forte demande, l’eau circule dans l’autre sens et rejoint, par gravitation, le réservoir le plus bas. Elle fait tourner lors de son passage une turbine qui alimente un alternateur et produit de l’électricité. C’est la solution de stockage à grande échelle la plus répandue et dont le coût d’investissement est parmi les plus bas. De nouveaux types de STEP sont envisagés notamment en bord de mer (STEP marine), la mer représentant le réservoir inférieur et un réservoir supérieur étant installé sur la côte. 11 CHAPITRE III, Technologies classiques de Stockage d’énergie. COURS : Fluide de Travail, Matériaux et Dispositif de Stockage Mr. MEGDOUD Soufiane Avantages Inconvénients - Rendement 0.65-0.80 - Puissance qq MW/ qq GW - Mature - Bon rendement - Durée de vie (40-60 ans) - Sécurisation du réseau électrique. - Technologie simple et éprouvée (pompe / turbine / barrage hydroélectrique) - Contrainte d’emplacement. - Le cycle de pompage / turbinage engendre des pertes d'énergie allant de 15% à 30%. - Coût d’investissement (500-1500 Eur/kw) STEP Avantages et Inconvénients 12 CHAPITRE III, Technologies classiques de Stockage d’énergie. COURS : Fluide de Travail, Matériaux et Dispositif de Stockage Mr. MEGDOUD Soufiane Le stockage d’énergie sous forme d’air comprimé (ou CAES pour Compressed Air Energy Storage) 13 CHAPITRE III, Technologies classiques de Stockage d’énergie. COURS : Fluide de Travail, Matériaux et Dispositif de Stockage Mr. MEGDOUD Soufiane L'air comprimé peut être utilisé pour produire un travail mécanique. Quand il y a une forte demande d'électricité, on utilise l'air qui a été précédemment comprimé et stocké pour mettre en mouvement à une turbine qui grâce à un alternateur produit de l'électricité. Un des avantages de la solution est de ne générer que peu de risques (pas ou peu de produits toxiques, métaux rares, etc) 14 CHAPITRE III, Technologies classiques de Stockage d’énergie. COURS : Fluide de Travail, Matériaux et Dispositif de Stockage Mr. MEGDOUD Soufiane Avantages Inconvénients - Rendement 0.5 - Puissance 100-500 MW - Pas d’émission CO2 - Durée de vie (30-40 ans) - Grandes puissances et très grandes capacités - Coût d’investissement (450-650 Eur/kw) - Site de stockage géologique adapté 15 CHAPITRE III, Technologies classiques de Stockage d’énergie. COURS : Fluide de Travail, Matériaux et Dispositif de Stockage Mr. MEGDOUD Soufiane Volants d’inertie Les volants d’inertie stockent l’énergie sous forme cinétique. Ils sont constitués d’une masse en rotation autour d’un axe. Les volants d’inertie sont des dispositifs qui se chargent et se déchargent sur quelques secondes à une minute. Ils sont donc réservés à des applications où les cycles de stockage sont de courte durée. 16 CHAPITRE III, Technologies classiques de Stockage d’énergie. COURS : Fluide de Travail, Matériaux et Dispositif de Stockage Mr. MEGDOUD Soufiane 17 CHAPITRE III, Technologies classiques de Stockage d’énergie. COURS : Fluide de Travail, Matériaux et Dispositif de Stockage Mr. MEGDOUD Soufiane 18 CHAPITRE III, Technologies classiques de Stockage d’énergie. COURS : Fluide de Travail, Matériaux et Dispositif de Stockage Mr. MEGDOUD Soufiane le principe physique: consiste à emmagasiner de l’énergie cinétique en faisant tourner à très grande vitesse une masse autour d’un axe. Le volant d’inertie est accéléré ou freiné par un moteur-générateur électrique qui permet ainsi d’effectuer les charges et décharges du système. Remarque: Le stockage d'énergie par volant d'inertie est utile pour la régulation et l'optimisation énergétique d'un système, il ne permet pas d'obtenir une durée d'autonomie importante comme les batteries électrochimiques ou le stockage d'énergie par pompage/turbinage 19 CHAPITRE III, Technologies classiques de Stockage d’énergie. COURS : Fluide de Travail, Matériaux et Dispositif de Stockage Mr. MEGDOUD Soufiane Différentes applications du stockage d'énergie par volant d'inertie 1/ CENTRALE DE RÉGULATION ÉLECTRIQUE À STOCKAGE INERTIEL DE STEPHENTOWN (ÉTAT DE NEW YORK - USA) cette centrale de 20MW fonctionne en continu en stockant et restituant de l'énergie dans le réseau grâce à 200 volants inertiels. La centrale peut répondre en quelques secondes afin de fournir environ 10% de l'ensemble des besoins de régulation de fréquence de la ville de New York. Centrale de 20MW comprenant 200 volants à inertie 20 CHAPITRE III, Technologies classiques de Stockage d’énergie. COURS : Fluide de Travail, Matériaux et Dispositif de Stockage Mr. MEGDOUD Soufiane Volant d’inertie Avantages et Inconvénients Avantages Inconvénients - Haut rendement (environ 80% de l'énergie absorbée pourra être restituée) - Phase de stockage très rapide par rapport à une batterie électrochimique - Temps de réponse très court, permet de réguler la fréquence du réseau - Aucune pollution : ni combustible fossile, ni produits chimiques - Technologie fiable, peu d'entretien - Coût d’investissement - Temps de stockage limité (environ 15 minutes). 21 CHAPITRE III, Technologies classiques de Stockage d’énergie. COURS : Fluide de Travail, Matériaux et Dispositif de Stockage Mr. MEGDOUD Soufiane II. Stockage électrochimique de l’énergie 22 CHAPITRE III, Technologies classiques de Stockage d’énergie. COURS : Fluide de Travail, Matériaux et Dispositif de Stockage Mr. MEGDOUD Soufiane Stockage électrochimique. Différentes technologies de stockage peuvent être utilisées, essentiellement sous forme chimique par l'intermédiaire de batteries (Pb, NiCd, NiMH, Li-ion, NaS...). Nombreuses questions se posent de auxquelles il est parfois difficile de répondre Quelle technologie utiliser? comment la choisir et avec quel dimensionnement ? Quelle sera sa durée de vie? où placer le stockage? ? 23 CHAPITRE III, Technologies classiques de Stockage d’énergie. COURS : Fluide de Travail, Matériaux et Dispositif de Stockage Mr. MEGDOUD Soufiane Les enjeux concernant le stockage visent à donner des éléments de réponse à ces questions, et en particulier: • à augmenter sa fiabilité, • et à diminuer le coût total (coût d'achat initial auquel sont ajoutés les coûts de maintenance et de remplacement pendant la durée de vie du système). 24 CHAPITRE III, Technologies classiques de Stockage d’énergie. COURS : Fluide de Travail, Matériaux et Dispositif de Stockage Mr. uploads/Science et Technologie/ chapitre-3-technique-de-stockage-final.pdf

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