La production d'énergie renouvelable nécessite des capacités supplémentaires de stockage de l'électricité. Comme les centrales classiques de pompage-turbinage ne sont ni suffisantes ni possibles partout, de nouvelles méthodes sont recherchées et testées dans le monde entier. Parfois, ces nouvelles idées de stockage de l'énergie nous emmènent aux limites de notre imagination. Voici trois exemples.
Le sel chaud comme réservoir d'énergie
Depuis plusieurs années, les scientifiques expérimentent le stockage de l'énergie dans certains sels. Il ne s'agit pas du stockage de l'énergie électrique en tant que tel. Ce qui est stocké, c'est la chaleur produite par les centrales thermiques solaires. Des miroirs solaires sont utilisés pour chauffer certains fluides porteurs dans ces centrales afin d'actionner des turbines à vapeur. Des miroirs paraboliques sont utilisés pour concentrer l'énergie solaire sur un tube dans lequel une huile spéciale de transfert de chaleur est chauffée à 400 degrés Celsius. Cette huile sert à son tour à faire évaporer l'eau dans un échangeur de chaleur, qui entraîne ensuite une turbine à vapeur classique qui produit de l'électricité. Sur une surface de six kilomètres carrés, la centrale produit de manière fiable de l'électricité pour environ 200 000 personnes.
Comme le soleil se couche à un moment donné et que les gens ont besoin d'électricité à ce moment précis, un nouveau procédé y a été développé pour stocker l'énergie produite. Pendant la journée, l'excédent de chaleur non nécessaire aux turbines à vapeur est stocké en faisant passer l'huile de transfert de chaleur à travers 28 000 tonnes de sels liquides un mélange de nitrate de potassium et de sodium. Le sel est chauffé à 400 degrés. Cette quantité est suffisante pour faire fonctionner les turbines à vapeur pendant 7 heures supplémentaires. Cependant, ce stockage thermique n'est pas aussi simple à utiliser, car le sel ne doit pas refroidir en dessous de 220 degrés. Ensuite, elle se solidifierait et l'ensemble de l'usine n'aurait plus qu'une valeur de rebut. C'est pourquoi même le gaz doit être brûlé pour chauffer les réservoirs de stockage, ce qui représente environ 15 fois le rendement énergétique total.
Air sous pression
Le stockage adiabatique d'air comprimé pour l'alimentation en électricité doit permettre de stocker temporairement pendant cinq heures l'électricité produite par un maximum de 40 éoliennes. Pour éviter que les kilowattheures excédentaires ne soient perdus dans les phases de vent fort, elles doivent entraîner des pompes à air comprimé. Celles-ci pressent de l'air comprimé dans des cavités souterraines, qui sont disponibles à sous forme de cavités souterraines des mines de sel qui y sont exploitées. Si la demande d'électricité augmente, l'air peut à nouveau s'échapper et faire tourner les roues de turbine des générateurs. Le défi de ces centrales est que l'énergie transférée à l'air non seulement augmente la pression, mais se traduit également par de la chaleur. L'air comprimé, chauffe jusqu'à 600 degrés. À l'inverse, il se refroidit à mesure qu'il s'écoule. Une efficacité élevée du stockage de l'air comprimé d'environ 70 % ne peut donc être obtenue que si la chaleur de compression est également stockée et peut être utilisée ultérieurement pour chauffer l'air sortant.
La pierre philosophale : un cylindre de granit de 500 mètres de haut et d'un diamètre
Une idée totalement nouvelle de stockage d'énergie a été propagée depuis quelques années par un, professeur de technologie du commerce électronique à l'université. Il veut utiliser l'énergie de localisation à grande échelle. La technologie qu'il recherche et a déjà brevetée semble plutôt audacieuse dans ses dimensions et son apparence, mais elle repose sur un principe relativement simple. Il propose aussi la construction d'un système dit de stockage d'énergie positionnelle. Il s'agit d'utiliser l'énergie électrique superflue pour changer la position d'une grande masse de roche, dans ce cas sous la forme d'un cylindre, puis d'utiliser l'énergie ainsi dépensée en inversant le processus.
Concrètement, il veut scier un cylindre de granit d'un diamètre de 500 mètres à partir d'une formation rocheuse, par exemple en Forêt-Noire. La hauteur totale du cylindre est également de 500 mètres. Sous ce cylindre de pierre, une construction sera alors installée qui permettra d'introduire de l'eau à haute pression. Avec cette eau injectée, le cylindre est soulevé jusqu'à une hauteur maximale de 500 mètres. Lorsque l'électricité est à nouveau nécessaire, le cylindre est abaissé, l'eau circule en sens inverse et entraîne des turbines qui produisent de l'électricité. Techniquement parlant, le professeur a déjà examiné les différents défis posés par le projet pour voir s'ils sont réalisables en principe. Du moins en théorie, selon ses déclarations, ni le sciage du cylindre de roche, ni les joints d'étanchéité de l'eau à son bord, ni l'efficacité des pompes ne sont des critères d'exclusion.
L'avantage du principe est certainement le rendement élevé du stockage, qui augmente aussi de façon exponentielle avec la taille du cylindre. Par exemple, un cylindre de 250 mètres de diamètre peut stocker une quantité d'énergie de 8 GWh, mais avec le colosse de 500 mètres, il peut même stocker 124 GWh. Il est intéressant de noter que pour augmenter la première, il faut une pression d'eau de 52 bar, pour la seconde, 103 bar. Avec un seul cylindre de 500 mètres, vous pourriez stocker environ un tiers de la consommation d'électricité des ménages privés pendant une journée entière. Le degré d'efficacité correspond à peu près à celui des centrales électriques à pompage-turbinage normales, soit environ 80 %. Malgré cela, une telle structure, comme le suggère le professeur, ferait naturellement sensation dans le monde de l'ingénierie. Imaginez un cylindre de 500 mètres de large qui s'élève lentement, mais sûrement jusqu'à une hauteur de 500 mètres ! L'imagination, est-elle suffisante ? Par exemple, la tour Eiffel est haute de 300 mètres, mais en comparaison, bien sûr, elle a une apparence plutôt mince.