Les énergies renouvelables sont un moyen relativement simple d’atteindre l’autosuffisance énergétique. Seulement, ce type d’énergie même s’il est respectueux de environnementale pose d’autres problèmes. Ainsi, lorsque l’on veut produire sa propre énergie, l’utilisation des énergies renouvelables nous oblige à nous poser la question du stockage de l’énergie. Ce type d’énergie est en effet dit « intermittent » : la production n’est pas constante et n’est pas maîtrisable. Quels sont les moyens qui permettent de mieux gérer ces fluctuations de production d’énergie durable ?

1 – Les batteries

Les batteries sont composées d’éléments chimiques qui permettent le stockage de l’électricité. Ces éléments sont assez bien connus puisqu’ils sont utilisés à grande échelle dans les smartphones, les ordinateurs mais aussi dans les voitures ! Il est à présent possible d’utiliser des batteries pour être tout à fait autonome en énergie.

Cependant tout n’est pas si rose avec les batteries. En effet, leur durée de vie est limitée et leur recyclage pose question. Celles-ci sont composées d’éléments chimiques toxiques, des métaux lourds. Ces éléments sont dangereux pour l’environnement et sont rares. Enfin, les ressources en éléments comme le lithium sont finies et nous ne pourrons donc pas continuer de produire des batteries indéfiniment.

Heureusement les batteries ne sont pas le seul moyen de stocker l’énergie !

2 – L’hydrogène

La production d’hydrogène est un moyen plus durable pour stocker l’électricité. En effet, à partir d’électricité et d’eau, on peut produire de l’hydrogène. Cette réaction chimique ne libère en sous-produit que du dioxygène.

L’utilisation de cet hydrogène peut se faire de plusieurs manières. Celui-ci peut être utilisé dans une chaudière pour le chauffage domestique ou peut être envoyé vers une « pile à combustible » pour récupérer de l’électricité. La combustion de l’hydrogène est une réaction tout à fait renouvelable puisque l’on récupère uniquement de l’eau !

Les problèmes de l’hydrogène sont principalement liés à son stockage. L’hydrogène possède en effet une masse volumique très faible (0,09 kg/m3). Ainsi 1 kg d’hydrogène à la pression atmosphérique occupe plus de 11 m³ soit plus de 11.000 litres ! Pour répondre à ce problème d’encombrement, l’hydrogène est habituellement refroidi et comprimé pour être liquéfié. Cependant ce procédé demande beaucoup d’énergie et est difficile à mettre en place. Une solution qui semble plus prometteuse pour des applications domestiques est l’utilisation d’hydrures c’est à dire que l’on lie l’hydrogène avec un métal. Cette technique permet de stabiliser l’hydrogène et de conserver beaucoup d’hydrogène avec un faible volume d’hydrure (vu qu’il est alors solide).

Ce qui explique que l’hydrogène ne soit pas plus répandu actuellement est assurément le fait que celui-ci consomme bien plus d’électricité que ce qu’il ne peut en restituer par la suite. Le rendement lors de l’électrolyse est de l’ordre de 75% puis de 55% pour la pile à combustible. Il faudra donc pour que cette méthode de stockage de l’électricité se popularise que son coût diminue significativement : une pile à combustible est d’ailleurs assez onéreuse de nos jours.

3 – L’air comprimé

Le principe du stockage de l’électricité à travers l’air comprimé est simple : on comprime de l’air grâce à un compresseur lorsque la production dépasse la consommation et on le stock jusqu’à ce que ce soit la demande qui dépasse la production. A ce moment, on libère l’air comprimé pour faire tourner une turbine.

Le problème de ce système est le fait que le rendement est faible (moins de 50%) et est alors peu rentable. Le rendement peut être augmenté jusqu’à 70% et devient donc économiquement intéressant mais il est alors nécessaire d’investir dans des infrastructures plus sophistiquées. Pour augmenter le rendement de cette manière, en plus de récupérer l’énergie de pression, on puise la chaleur qui a été fournie lors de la compression.

4 – Les volants d’inertie

Un moyen prometteur de stocker l’énergie électrique réside dans l’utilisation de volants d’inertie. Jusque là rien de vraiment nouveau puisque cette technologie qui utilise l’énergie cinétique d’un disque mis en rotation sur lui même, sous vide, existe depuis le début du siècle passé. Lorsqu’il y a un excédant d’électricité, on utilise cette énergie pour mettre un disque en rotation. Grâce à une inertie importante et parce qu’il est sous vide, le disque continue de tourner même sans l’aide du moteur. On utilise ensuite le moteur en sens inverse, comme générateur, pour régénéré l’électricité.

Si cette technologie est innovante c’est surtout parce que le matériau composant le disque est inhabituel. En effet, à l’origine le disque est fabriqué en métal mais maintenant une société produit des volants d’inertie en béton ! Le béton n’est pas une évidence pour ce type d’application puisque celui-ci ne résiste pas bien en traction. Une force qui est très présente dans le volant quand il est mis en rotation. Pourtant, grâce à des barres de métal, le béton est précontraint ce qui permet d’améliorer la résistance en traction. L’avantage du béton est qu’il n’est pas cher à produire. Il permettrait d’offrir une solution tout à fait concurrentielle pour répondre au problème du stockage d’électricité !

5 – Le chauffage électrique à accumulation

Le cinquième moyen de stocker l’électricité est le chauffage électrique. Ce moyen de stockage complète probablement mieux une production éolienne d’électricité. En effet, comme vous le savez, c’est en été que les panneaux photovoltaïque sont les plus productifs vu que le soleil est plus présent. Il serait, de ce fait, tout à fait absurde de vouloir produire de la chaleur pour répondre à une production provenant du photovoltaïque…

On chauffe grâce à une résistance électrique des pierres capables de contenir beaucoup de chaleur lorsque la production d’électricité est importante. Les pierres conservent cette énergie jusqu’à ce que l’on active le ventilateur du chauffage pour distribuer cette chaleur dans la maison ! Le ventilateur consomme de l’électricité mais cette quantité est tout à fait négligeable par rapport à celle liée aux résistances électriques.

En plus : la gravitation de l’eau

Comme pour la compression de l’air, cette technique travaille suivant le principe du « pompage-turbinage ». On pompe de l’eau vers un bassin plus haut et on la laisse s’écouler lorsque l’on a besoin d’électricité. Ce type de stockage est facile à mettre en place mais la quantité d’eau nécessaire, ou la hauteur de celle-ci, doit être très élevée pour pouvoir stocker une quantité d’énergie significative.

Ainsi, l’énergie potentielle contenue dans 10.000 litres d’eau à 2 mètres du sol correspond à 54 Wh. C’est l’énergie nécessaire pour faire fonctionner une taque de cuisson électrique durant 2 minutes…

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