Tout le monde connaît les piles, la plupart les utilisent tous les jours de leur vie. Ils sont présents dans toutes sortes d’appareils électroniques grand public, depuis les montres, les ordinateurs portables et les téléphones mobiles. Lorsque la plupart pensent à une pile, une pile chimique AA courante vient à l’esprit, du type que l’on pourrait mettre dans une lampe de poche ou une télécommande de téléviseur. Mais ce type de technologie est bien plus répandu que cela. Les batteries peuvent se présenter sous de nombreuses formes et sont largement utilisées dans les secteurs de la production et du stockage d’électricité pour gérer l’énergie électrique au sein des réseaux. En fait, la technologie des batteries sera probablement le facteur clé du développement de la technologie des énergies renouvelables dans les années à venir.
Ceci est le résultat d’une bizarrerie associée aux énergies renouvelables. Contrairement à d'autres sources d'énergie qui peuvent être activées et désactivées selon les besoins, la production d'énergie renouvelable dépend des conditions météorologiques : si les conditions météorologiques sont mauvaises, aucune électricité n'est produite. Cela s’applique particulièrement à l’énergie solaire qui ne produit de l’électricité que pendant la journée et aucune la nuit. Cela conduit à un problème d’équilibrage de l’énergie : l’électricité est utilisée de jour comme de nuit et doit donc être produite par le réseau pour répondre à la demande.
Un système entièrement renouvelable ne répondrait pas à cette exigence à mesure que la production d’énergie va et vient. Un système permettant de collecter l’énergie générée pendant la journée et de la distribuer en cas de besoin est nécessaire. C’est là que les batteries entrent en jeu. De grandes banques de batteries peuvent stocker l’électricité et la restituer en cas de besoin. Des systèmes de ce type sont déjà utilisés aujourd’hui. De grands parcs de batteries lithium-ion ont été construits dans le cadre du réseau australien pour stocker l’excès d’énergie. Les banques sont actuellement en période d'essai pour tester leur efficacité.
Les batteries au lithium-ion sont actuellement la forme de batterie la plus populaire dans l'industrie. Ce sont les batteries couramment utilisées dans les téléphones mobiles, l'électronique grand public ainsi que les véhicules électriques. En effet, ils constituent actuellement la meilleure solution disponible pour ces applications. Cependant, ils présentent certains inconvénients, en particulier lorsqu’on envisage de les appliquer au stockage d’électricité sur réseau à grande échelle, comme nous l’examinons aujourd’hui. Les matériaux nécessaires à la production des batteries sont difficiles à trouver car ils sont principalement extraits dans des pays africains ayant de mauvaises pratiques de travail éthiques, ce qui entraîne une forte exploitation dans l'industrie minière du lithium.
https://www.energy.gov/eere/articles/how-does-lithium-ion-battery-work
Ces problèmes d'approvisionnement en matériaux font également que les batteries lithium-ion sont coûteuses à produire, de sorte que l'unité de stockage d'électricité par livre dépensée, en d'autres termes, la rentabilité, est faible. Enfin, ces batteries peuvent avoir quelques problèmes de stabilité, plusieurs batteries provoquant des incendies à grande échelle dans les centres de test de batteries australiens lorsque les batteries ont surchauffé. Ainsi, même si ces batteries conviennent parfaitement à un certain nombre d’appareils électroniques grand public, elles ne sont pas aussi adaptées au stockage d’électricité à grande échelle.
Alors, quels types d’alternatives existe-t-il ? Il existe bien sûr la manière traditionnelle de stocker l’électricité… l’eau ! Les barrages hydroélectriques sont partout dans le monde et constituent une méthode éprouvée de stockage et de libération d’électricité. Pendant les périodes de pointe de production d'électricité, l'eau est pompée dans un réservoir et, lorsque l'électricité est nécessaire, l'eau est libérée du réservoir et passe à travers une turbine, générant de l'électricité. Ce système est utilisé depuis des centaines d’années sous une forme ou une autre et constitue donc un moyen très fiable de stocker de grandes quantités d’énergie. Cependant, cela présente un inconvénient majeur, à savoir l’espace et l’investissement nécessaires pour construire un projet d’une telle envergure. Ce type de projet est également limité à une certaine géographie nécessitant de grands dénivelés et des paysages montagneux.
Ce dont la technologie des batteries a besoin, c'est de l'innovation. Heureusement, un certain nombre de nouvelles idées technologiques en matière de batteries sont en cours de développement pour tenter de combler cette lacune du marché. Une nouvelle startup passionnante basée à Édimbourg a développé une technologie dans la même veine que les centrales hydroélectriques alimentées par gravité dont nous venons de parler, soulevant un poids lourd à la place de l'eau. Gravitricity a construit un banc d'essai pour cette nouvelle technologie à Prince Albert Dock, avec des résultats prometteurs ! L'objectif final de l'entreprise est de transformer les mines de charbon désaffectées du Royaume-Uni en longs puits permettant de soulever et d'abaisser de gros poids pour stocker et libérer de l'électricité.
https://www.energylivenews.com/2021/03/10/gravity-energy-storage-project-lifts-off-in-edinburgh/
Passons maintenant à un autre type d’énergie… Thermique ! Des chercheurs de nombreuses institutions à travers le monde étudient le développement de batteries thermiques. Ces batteries chauffent les matériaux lorsqu’il y a un excès d’électricité et convertissent cette même chaleur en énergie électrique pour l’utiliser lorsqu’il y a moins d’énergie disponible. Les versions haut de gamme de cette technologie utilisent des sels fondus, chauffés à plus de 1 000 degrés Celsius, comme matériau de stockage thermique. Des systèmes comme celui-ci sont très prometteurs en tant que méthode de stockage d’énergie, mais ils sont toujours confrontés à des problèmes pour déplacer les sels fondus afin de produire de l’électricité à partir d’eux.
Une version aux spécifications inférieures de cette technologie a été installée en Finlande. Le système, en partenariat avec un village local, chauffe du sable ordinaire à 500 degrés Celsius en utilisant des sources d'énergie renouvelables. Cette énergie stockée peut ensuite être utilisée toute l’année pour chauffer les maisons locales de manière constante (un facteur particulièrement important lors des hivers froids finlandais). Cette preuve de concept d'usine pilote est particulièrement intéressante car il s'agit d'un moyen extrêmement bon marché de stocker de l'électricité et pourrait facilement être intégré dans les communautés locales, offrant ainsi l'opportunité de développer des micro-réseaux locaux.
https://www.bbc.co.uk/news/science-environment-61996520
J'espère que vous pourrez maintenant comprendre à quel point la technologie des batteries est importante pour l'avenir vert de la Terre et comment différentes technologies sont en cours de développement pour garantir que les énergies renouvelables soient plus efficaces et moins chères que jamais !