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Les technologies actuelles de stockage et leur état de maturité http://www.ifpe

Les technologies actuelles de stockage et leur état de maturité http://www.ifpenergiesnouvelles.fr/Espace-Decouverte/Les-cles-pour-comprendre/Le-stockage-massif-de-l-energie/Les-technologies-actuelles-de-stockage-et-leur-etat-de-maturite[05/08/2018 19:37:53] > Lettre d'information > Flux RSS Accès direct ------------------- Les clés pour comprendre Les sources d'énergie Automobile et carburants Economie de l'énergie Le changement climatique Le stockage massif de l'énergie Les grands débats Tous les Zooms Glossaire Médiathèque Accueil > Espace Découverte > Les clés pour comprendre > Le stockage massif de l'énergie > Les technologies actuelles de stockage et leur état de maturité Les technologies actuelles de stockage et leur état de maturité Les technologies de stockage massif de l'énergie se déclinent selon quatre catégories : mécanique (potentielle ou cinétique) : stockage gravitaire par pompage (STEP), stockage par air comprimé (CAES), volants d'inertie ; électrochimique et électrostatique : batteries, condensateurs, superconducteurs ; thermique et thermochimique : chaleur sensible ou chaleur latente, énergie par sorption ; chimique : hydrogène, méthanation, etc. + Mode de stockage mécanique + Mode de stockage électrochimique et électrostatique + Mode de stockage thermique + Mode de stockage thermochimique + Mode de stockage chimique : l'hydrogène + Technologies alternatives nouvelles de stockage La figure ci-dessus montre que les technologies permettant la gestion de fortes puissances sur des périodes longues concernent principalement les STEP, les CAES et la chaleur. Le stockage massif de l'énergie est majoritairement du stockage stationnaire mais quelques batteries mobiles peuvent aussi stocker des quantités d'énergie de l'ordre de quelques dizaines de MWh. Ces batteries sont utilisées comme réserve d'énergie à la différence des batteries UPS (Uninterrutible Power Systems) qui livrent une brève impulsion en régime continu (pour mettre en route un générateur de secours par exemple). Le stockage de l'hydrogène commence également à être utilisé hors piles à combustible pour véhicules. D'autres technologies émergent notamment pour le stockage d'électricité sous forme de chaleur. Mode de stockage mécanique • Station de transfert d'énergie par pompage (STEP) Imprimer la page Envoyer la page Le stockage de l'énergie Les technologies actuelles de stockage et leur état de maturité Les verrous technologiques et les besoins en R&I Un marché de moyen-long terme Un cadre réglementaire à définir ? Citation "La montée en puissance attendue de l'électricité d'origine éolienne ou solaire imposera certainement progressivement des moyens de stockage massifs d'énergie. Même si de nombreuses incertitudes demeurent aujourd'hui, l'importance de l'enjeu justifie pleinement la mobilisation de tous les acteurs dans ce domaine, en particulier en termes de recherche, face aux nombreux défis scientifiques et technologiques posés par les différentes solutions envisagées, à concevoir ou à améliorer." Catherine Ponsot-Jacquin , Direction de la Stratégie IFPEN IFPEN Axes de recherche Compétences Développement industriel Partenariats Publications Formation Recherche ------------------- Les technologies actuelles de stockage et leur état de maturité http://www.ifpenergiesnouvelles.fr/Espace-Decouverte/Les-cles-pour-comprendre/Le-stockage-massif-de-l-energie/Les-technologies-actuelles-de-stockage-et-leur-etat-de-maturite[05/08/2018 19:37:53] Ce système de stockage repose sur le principe de l'énergie gravitaire. Il représente près de 99 % des capacités de stockage massif d'énergie installées dans le monde, avec près de 400 STEP pour une capacité totale d'environ 125 GW. Comment ça marche ? Ce système, lié à l'énergie hydraulique, fonctionne sur le principe de deux retenues d'eau à des hauteurs différentes et est souvent couplé avec un barrage. Lorsque l'électricité est produite en excès, l'eau du bassin inférieur est pompée via une conduite forcée vers le bassin supérieur, qui devient un réceptacle d'énergie potentielle. Lorsque le besoin se fait ressentir, une partie du réservoir supérieur, est vidée et par gravité, l'eau passe dans une turbine qui produit l'électricité. C'est un système réversible qui associe pompe et turbine. La STEP est une technologie mature nécessitant néanmoins des installations conséquentes et un contexte géographique spécifique. Elle est en plein essor dans les régions montagneuses du monde entier, notamment en Asie, où est prévu un doublement de la capacité d'ici à 2020, et en Europe, où plus de dix projets sont actuellement en développement. Plusieurs projets consistent également à convertir un barrage hydroélectrique existant en STEP. D'autres approches géographiques sont également à l'étude comme l' installation de STEP en bord de mer avec un réservoir positionné au-dessus d'une falaise, l'utilisation du dénivelé créé lors d'une extraction minière à ciel ouvert, la création d'îles ou de digues artificielles en offshore, ou encore la construction de digues en liaison avec des dépressions topologiques terrestres. Un cas opérationnel de STEP en bord de mer existe à Okinawa au Japon depuis 15 ans, le dénivelé de la falaise étant d'environ 100 m et la puissance fournie de l'ordre de 100 MW. • Stockage par air comprimé classique (CAES, Compressed Air Energy Storage) Comment ça marche ? Le principe du CAES repose sur l'élasticité de l'air : l'air est d'abord comprimé via un système de compresseurs, à très haute pression (100 à 300 bar) pour être stocké dans un réservoir (cavités souterraines par exemple). Pour récupérer cette énergie potentielle, l'air est détendu dans une turbine qui entraîne un alternateur. Comme l'air se réchauffe pendant sa compression, la chaleur à la sortie du compresseur peut être récupérée via des échangeurs et stockée afin d'être utilisée pour réchauffer la turbine. Il existe deux types de stockage à air comprimé : CAES classique et Advanced Adiabatic CAES (AA-CAES) → CAES classique Le système fonctionne pratiquement comme une centrale à gaz sauf que les phases de compression et de détente sont séparées et décalées dans le temps. Ce système met en œuvre une turbine à gaz; la chaleur produite n'est pas stockée mais seulement récupérée et le stockage de l'air comprimé se fait dans des cavernes souterraines. Deux installations liées à des cavités salines existent à ce jour : la première à Huntorf en Allemagne, qui fonctionne depuis 1978 (fig. ci-dessous), et la seconde à McIntosh en Les technologies actuelles de stockage et leur état de maturité http://www.ifpenergiesnouvelles.fr/Espace-Decouverte/Les-cles-pour-comprendre/Le-stockage-massif-de-l-energie/Les-technologies-actuelles-de-stockage-et-leur-etat-de-maturite[05/08/2018 19:37:53] Alabama, depuis 1991. En tenant compte des besoins énergétiques nécessaires au fonctionnement du système, le rendement d'une installation CAES classique est de l'ordre de 50 %. Outre des cavités salines, d'autres sites géologiques de stockage sont envisageables et étudiés : anciennes mines, roches poreuses et aquifères. Plusieurs projets ont été lancés aux USA notamment en liaison avec des fermes éoliennes, comme par exemple un projet au Nebraska qui envisage un stockage à 3 000 pieds dans un grès poreux, ainsi que deux projets au Kansas. Des études sont également en cours aux USA pour s'affranchir de la contrainte géologique en considérant un stockage de plus faible volume dans des réservoirs en acier, ou dans des pipelines en surface ou légèrement enterrés. → Advanced Adiabatic CAES (AA-CAES) Un système A-CAES (Adiabatic* CAES) a été étudié à la Technical University of Clausthal en Allemagne mais jamais expérimenté. Il visait à améliorer le système CAES classique en évitant la perte de chaleur à la sortie des compresseurs en stockant l'air chaud directement dans le réservoir. Mais il n'existe pas de tel réservoir capable de supporter à la fois une forte pression et une forte température (de l'ordre de 600 °C), et sans perte de chaleur pendant le stockage. Le principe du AA-CAES reprend cette idée, mais propose que les deux énergies thermique et de compression soient stockées dans deux réservoirs spécifiques. La chaleur nécessaire pour réchauffer l'air comprimé pour sa détente est apportée par cette réserve et le système s'affranchit ainsi des apports en gaz comme dans le CAES classique. * Un processus est dit adiabatique lorsque les deux systèmes qui le composent n'échangent pas de chaleur entre eux. La pression dans le réservoir d'air comprimé froid est de l'ordre de 200 bars et la température dans le réservoir de stockage de chaleur est voisine de 600 °C. Comme pour le CAES classique, d'autres environnements de stockage que les cavités salines peuvent être envisagés. Ce procédé peut être adapté à tous les types de besoins et de sources énergétiques et peut être complémentaire à tout système énergétique qui produit des surplus en périodes creuses. Un projet est en cours en Allemagne (projet ADELE) qui devrait permettre de fournir 80 MW sur 5 h en continu à partir d'énergie éolienne. Enfin, on peut noter l'émergence au stade de la recherche du concept de stockage d'énergie hydropneumatique (HPES), qui reprend le principe de l'accumulateur hydraulique à piston. Les technologies actuelles de stockage et leur état de maturité http://www.ifpenergiesnouvelles.fr/Espace-Decouverte/Les-cles-pour-comprendre/Le-stockage-massif-de-l-energie/Les-technologies-actuelles-de-stockage-et-leur-etat-de-maturite[05/08/2018 19:37:53] Mode de stockage électrochimique et électrostatique Ce mode de stockage, dont le principe repose sur la conversion de l'énergie chimique en énergie électrique, concerne principalement les batteries, piles et accumulateurs. Les batteries utilisées comme réserve massive d'énergie peuvent délivrer une puissance pendant quelques heures ou sur plusieurs jours et résister à un certain nombre de cycles de charge/décharge. Leur utilisation se situe plutôt à l'échelle d'un bâtiment ou d'une petite collectivité où elles permettent d'optimiser la gestion de sources d'énergie renouvelables, solaire ou éolienne (ou autre), notamment pour le lissage de la charge journalière en stationnaire. Quelques batteries au plomb peuvent répondre à ce besoin, de même que des batteries au sodium ou lithium-ion, mais ce sont surtout les batteries à flux qui font l'objet d'études pour le stockage massif à ce jour. En effet, la notion de durée de vie liée au nombre de cycles de charge/décharge uploads/Science et Technologie/ les-technologies-actuelles-de-stockage-et-leur-etat-de-maturite.pdf