Enjeu décisif de la décarbonation, le stockage de l’énergie est amené à croître de façon exponentielle durant les prochaines décennies. Mais pour le moment, les technologies existantes ne donnent pas entière satisfaction : les batteries au lithium sont très chères tandis que les stations de transfert d’énergie par pompage (STEP) nécessitent beaucoup de place et des investissements financiers très importants. Dans ce contexte, les batteries à flux rédox pourraient avoir un grand rôle à jouer.
Ces poudres vont-elles enfin démocratiser les super batteries à flux redox ?
Vous n’en avez peut-être jamais entendu parler, et pourtant. Les batteries à flux rédox pourraient devenir, à terme, un atout stratégique pour répondre à l’enjeu du stockage massif de l’électricité. Modulaires, durables et performantes, ces batteries cochent toutes les cases de la batterie parfaite, ou presque. La volatilité du prix des matériaux nécessaires à sa fabrication associée à son utilisation exclusivement stationnaire ont freiné son développement. Si bien que son marché a été estimé à 403 millions de dollars d’ici 2026 (selon un rapport de 2020), contre 107 milliards de dollars pour le lithium dès 2024.
Mais la partie n’est pas encore terminée. Au laboratoire américain de Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), on croit au potentiel des batteries rédox. Et pour cause, les chercheurs du laboratoire ont mis au point un modèle de batterie à flux rédox utilisant des matériaux largement disponibles et bon marché, à savoir le chlorure de fer III et l’acide nitrilotri-méthylphosphonique, tous deux habituellement utilisés dans les stations d’épuration pour freiner les phénomènes de corrosion. Outre leurs prix, ces matériaux ont permis d’obtenir une batterie à la durée de vie excellente, puisque le PNNL a annoncé une efficacité de 98,7 % après 1 000 cycles de fonctionnement.
Une batterie à flux rédox, comment ça marche ?
Le fonctionnement d’une batterie à flux rédox, dont le principe a été mis au point par la NASA dans les années 70, diffère de celui d’une batterie de type lithium. Elle est, en effet, composée de deux réservoirs contenant chacun une solution électrolytique. En fonctionnement, ces électrolytes sont pompés jusque dans une cellule électrochimique qui contient deux électrodes séparées par une membrane perméable aux ions. Dans cette cellule se produisent des réactions d’oxydoréduction réversibles permettant de charger ou décharger la batterie. Les batteries à flux rédox actuelles utilisent généralement du vanadium, un métal obtenu à partir de minerais, grâce au raffinage de pétrole ou de la combustion de charbon.
Sur ce type de batterie, puissance et capacité sont découplées. Il est possible d’augmenter la capacité de la batterie en augmentant simplement la taille des réservoirs d’électrolytes. En conséquence, malgré leur encombrement important, cette modularité les rend idéales pour les solutions de stockage stationnaire, et en particulier pour le stockage d’électricité issue de moyens de production d’énergie renouvelable.
Futur allié de la transition énergétique
Le stockage de l’énergie constitue l’un des plus grands défis de la décarbonation des moyens de production d’énergie. Le stockage de l’énergie est, en effet, l’une des clés pour pouvoir exploiter le plein potentiel des moyens de production d’énergie renouvelable. Actuellement, les BESS (Battery Energy Storage System) ne parviennent pas à rivaliser avec les STEP pour stocker de l’énergie à très grande échelle, du fait d’un coût élevé au kWh, et d’une durée de vie plus faible. À l’inverse, si les STEP permettent de stocker de très grandes quantités d’énergie avec un haut rendement, elles demandent des investissements financiers très importants. De plus, elles ont nécessairement un impact important sur leur environnement, et pourraient donc être difficile à mettre en œuvre. De ce fait, les batteries à flux rédox pourraient constituer une alternative intermédiaire et permettre le stockage d’importantes quantités d’énergie avec un impact relativement faible sur l’environnement.
