L’essor des énergies renouvelables intermittentes implique une croissance des besoins en matière de stockage à grande échelle. Si les batteries sont l’une des solutions les plus prisées, leur emprise sur le sol et leur consommation de ressources représentent des inconvénients majeurs. Une startup américaine propose une alternative qui exploite, non pas la surface terrestre, mais plutôt la profondeur.

La technologie mise au point par la startup Sage Geosystems est baptisée EarthStore, et consiste à stocker de l’eau sous pression à plusieurs centaines de mètres sous terre. En période de forte demande électrique, l’eau est remontée à la surface, et son déplacement génère de l’électricité. Le système utilise une technique déjà éprouvée dans l’industrie gazière. Après des tests concluants sur un projet pilote, EarthStore sera, dès cette année, déployé dans le sud des États-Unis pour renforcer le réseau électrique local. Actuellement, l’entreprise est en phase de négociation pour obtenir les permis de forage.

Des réservoirs à 1 500 mètres de profondeur

Le système de stockage EarthStore exploite des propriétés géomécaniques. Concrètement, la technologie utilise des réservoirs d’eau souterrains que l’on appelle « fractures ». Ce sont des fissures créées artificiellement dans des formations rocheuses sèches et de faible perméabilité, situées principalement à 1 500 mètres de profondeur. Ces fractures sont produites par un processus mécanique appelé « fracturation hydraulique », un système consistant à envoyer du fluide à très haute pression vers les formations géologiques ciblées pour y créer des fissures. Ce même procédé est parfois utilisé pour extraire du gaz fossile, notamment le gaz de schiste.

Comment fonctionne EarthStore ?

Lorsque la demande du réseau est faible, le surplus de production est utilisé pour pomper de l’eau et la stocker sous haute pression dans les fractures souterraines. Lors des pics de demande, la vanne du puits est simplement ouverte, libérant l’eau, et ce, sans nécessiter de pompage. En effet, la pression accumulée, aidée par la tendance naturelle des fractures à se refermer, expulse le fluide. « Lorsque nous voulons récupérer l’eau, nous laissons Mère Nature refermer la fracture, ce qui a pour effet de rejeter l’eau, de sorte que nous n’avons pas besoin de la pomper », a expliqué l’entreprise lors d’un événement tenu en mars. L’eau propulsée actionne une turbine Pelton qui entraîne un alternateur pour produire de l’électricité. Étant « élastiques », les formations rocheuses permettent aux fissures de se refermer et de se rouvrir avec chaque cycle de pompage à haute pression. Le rendement de ce système est estimé entre 70 et 75 %. Cela signifie que si l’énergie utilisée pour le pompage est de 1 MWh, entre 0,70 à 0,75 MWh est produit.  La perte d’eau par cycle serait, quant à elle, inférieure à 2 %.

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Une future centrale de 3 MW

Suite au succès des tests menés sur cinq semaines l’année dernière, Sage Geosystems prévoit de déployer son système EarthStore. Une centrale de 3 MW pour environ 30 MWh de capacité de stockage sera ainsi installée à Christine, à Texas, un État choisi pour son fort potentiel de développement des énergies renouvelables. Pendant les périodes de faible demande, Sage Geosystems achètera de l’électricité pour la stocker, puis la revendra à l’ERCOT (l’opérateur du réseau électrique texan) lors des pics de demande. En plus de son faible impact sur l’utilisation du sol en surface, cette technologie a pour avantage de pouvoir fonctionner jusqu’à 10 heures et également de gérer efficacement les fluctuations de la demande sur de courtes périodes.

Exploiter chaleur et pression souterraines ?

La start-up américaine a aussi développé une technologie nommée « Battery Plus » qui utilise le même principe pour, à la fois, stocker et produire de l’énergie. Dans cet autre système, les fractures sont créées à des profondeurs plus élevées, notamment entre 3 et 6 km pour atteindre des formations rocheuses chaudes et exploiter leur chaleur. Chauffée par ces roches et remontée à la surface sous pression, l’eau transmet sa chaleur qui est utilisée ensuite pour générer de l’électricité. Selon l’entreprise, Battery Plus pourrait atteindre un rendement largement plus élevé par rapport à EarthStore : pour 1 MWh d’énergie utilisée pour le pompage, 2 MWh seraient produits.

Récemment, l’entreprise Meta a exprimé son intérêt pour ce système. Le géant des réseaux sociaux a alors conclu un partenariat avec Sage Geosystems pour installer une centrale de 150 MW. Cette installation servira à fournir de l’énergie propre aux centres de données de Meta.