Le système de stockage gravitaire d'Energy Vault / Image : Capture vidéo Energy Vault.
Alternative aux batteries, le système de stockage d’électricité développé par la start-up américaine Energy Vault décroche ses premiers contrats. Après la Californie, la Chine lui a commandé 2 GWh de capacité. L’invention très originale subit toutefois quelques critiques.
Pour stocker de l’électricité, trois techniques anciennes sont actuellement utilisées : la batterie, qui n’est rien d’autre qu’un assemblage de piles, la Station de transfert par pompage-turbinage (STEP), dont le premier exemplaire a été installé au début du XXe siècle, et le stockage par air comprimé, inventé il y a près de 50 ans.
Faire chuter des blocs de béton
Depuis quelques années, un nouveau concept tente de se faire une place au catalogue. Il s’agit du stockage « gravitaire » à base de blocs de béton développé par Energy Vault, une start-up américaine dont le siège d’exploitation est situé en Suisse. Suivant un principe inspiré de la STEP, le système hisse des poids en béton au sommet d’une structure pour accumuler de l’électricité, sous forme d’énergie potentielle de pesanteur.
Pour « décharger » l’électricité, il suffit de laisser ces blocs chuter au sol. Dans leur descente, ils entrainent des câbles qui animent un alternateur, produisant du courant. À l’origine, le système se présente sous la forme d’une grue à bras multiples, équipée de treuils pour empiler ou étaler les blocs.
Un prototype est opérationnel depuis juin 2020 à Ticino en Suisse. De part sa conception, l’installation accuse quelques défauts, comme une prise au vent importante et une faible surface balayée par les flèches.
Un jeu de Tetris
Energy Vault a donc dévoilé une version plus évoluée de son concept. Le système de stockage est désormais contenu dans un immense bâtiment rectangulaire. Les blocs de béton circulent à la manière d’un ascenseur, dans une cage métallique. Ils peuvent être hissés et redescendus dans n’importe quelle cellule de la structure, à la verticale comme à l’horizontale, comme dans un jeu de Tetris.
Très avare en détails techniques, la société vante simplement une autonomie de 2 à plus de 12 heures, selon le dimensionnement. La puissance et la capacité du système évoluerait en fonction du nombre de modules installé. Chaque module serait capable de stocker 10 MWh d’électricité, sans que l’on connaisse ses dimensions, sa puissance, son rendement ni la quantité de béton nécessaire.
Images : Vidéo de présentation Energy Vault.
2 GWh bientôt installés en Chine
Malgré les incertitudes sur l’efficacité du concept, quelques opérateurs ont manifesté de l’intérêt. En Californie, deux producteurs d’électricité ont commandé un premier système de 275,2 MWh dont la mise en service est prévue pour mi-2023. Mais le plus gros contrat vient de Chine. Energy Vault a signé un accord pour y développer un projet de 2 GWh en Mongolie intérieure, dont les détails n’ont pas été précisés.
Dans un communiqué nébuleux, la société évoque également une première installation pilote de 25 MW de puissance et 100 MWh de capacité à Rudong, proche de Shanghai, dont les travaux ont démarré en mars 2022.
Commentaires
Une bien meilleure idée serait d'utiliser les supercondensateurs. (energie 1/2 CU2)
pas d'energie intermediaire , de l'electricité sur toute la chaine.
quelques calculs m'ont permis de dimensionner le supercondensateur necessaire pour stocker 2GWh à un parallelepipede de 200 X 1 x 1 metre avec des couche alternées d'isolants (oxyde ) de 100 angstrom et de conducteur 1nm (graphene par exemple) donc 10 exp9 couches
ceci avec une permittivité relative de 3 ( c'est moyen)
en utilisant des techniques de fabrication des circuits integres ou des techniques de nano depots sol-gel.
on peut imaginer comme isolant utiliser de l'eau ultrapure qui a une permittivité de 78.
du coup le bloc de capa se reduirait à 7.7 x 1 x 1 metre
c'est génial, innovant et ça utilise les technos modernes
mais il faut que Bolloré se mette à investir dedans
A ma connaissance, les films plastique ont des épaisseurs trop importantes. Les condensateurs à film n'ont pas une capacité énorme, bien que les derniers progrès permettent d'en avoir de quelques milliFarads sous 1000V. On reste loin des condensateurs chimiques et trés loin des supercondensateurs.
Hors Step, le moyen de stockage de masse le plus crédible est a mon avis le stockage thermique:
Des résistances chauffent des briques à presque 1000°C et une centrale thermique à cycle combiné reconvertit cette chaleur en électricité. Rendement proche de 50%, pas très gros ni trop couteux et peut se construire partout. L'avantage de cette technique est qu'elle est asymétrique: elle est capable d'absorber beaucoup de puissance dans un temps court pour un cout modéré, ce serait adapté aux pics éolien / solaires qui atteindraient 500GW si on en met bcp...
Reste a savoir si c'est vraiment faisable ...
pas evident que le chauffage se fasse rapidement et la realisation sera couteuse avec des fiabilités mediocres ( les resistances chauffantes dans des matrices ceramiques rendent l'ame assez facilement à cause des chocs thermiques répétes.
là on aura des cycles thermiques majeurs , de ceux qu'on utilise pour verifier combien de temps une techno tient . Donc stress maximum et durée de vie minimum.
Pour les supercondensateurs , il faut tout re inventer et oublier les films plastiques et les depots d'alu dessus ou l'electrochimique. On doit travailler à l'echelle moleculaire et demander par exemple à des Christian Joachim du CEMES s'il n'a pas des idées ( transistor moleculaire etc).
Il y a aussi Bruno Chaudret qui a developpé depuis plus de 20 ans des techno sol gel.
Que c'est passionnant et frustrant à la fois tous ces sujets dont on sait qu'ils pourraient aboutir si on y mettait quelques cerveaux bouillants, enthousiastes et experimentés .
Si ça vous interesse, etude d'un concept de ce type: https://www.theses.fr/2018PAUU3014 .
La nuance c'est que je mettrais des resisstances dans le stockage plutot que d'utiliser un ventilo: temperature plus élevée et évite des pertes...
Apres avoir dezingué cette solution, il est temps de passer aux propositions.
La mienne est de passer aux supercondensateurs pour lisser les pics d'energie electrique.
Pas de systeme intermediaire on reste donc tout electrique , beaucoup moins de perte.
un peu de calculs : l'energie accumulée par un condensateur est 1/2CU2 (C capacité en farad et U tension en volt)
C= epsilon r x epsilon zero x S /e (S surfaces en regard et e epaisseur entre les plaques)
J'oublie les techno actuelles qui arrivent à des densité energetiques de 75 Wh/kg et je re invente :
je prends les techno des semiconducteurs : oxyde entre plaque : epaisseur de 100 angstrom ( je reste modeste ) epaisseur de conducteur max 1 nm ( on devrait faire beaucoup mieux avec le graphene voire descendre à .
2GWh nous demanderait un rectangle de 200 metres de long sur 1 metre de large ( largeur plausible pour un appareil de depot de couche ) avec 10exp9 couches
Et je n'ai pris qu'un epsilon r moyen de 3 alors que celui de l'eau est de 78 et une tension de 16 volts . On a encore de la marge et possibilité d'invention ( des couches d'eau nanometriques coincées entre des couches de graphenes.
Il est tant que nos chercheurs se bougent le c..
Y 'en a marre d'avoir souvent plus d'idée que les gars du CNRS ( apres avoir été au moins 20 fois en reunion avec ces gens là, comme disait Brel, c'est la conclusion qui m'a sauté aux yeux , heureusement qu'il y a parfois des Gilles de Gennes et des Albert Fert).
Faites passer le message à Bolloré, qu'il investisse massivement dans la techno des supercondensateurs.
Voilà, c'est une excellente solution d'avenir qui n'a pas besoin de terres rares , juste quelques cerveaux concentrés sur le sujet pour passer chaque étape avec aisance.
Pour le moment, je suppose que c'est irréalisable. Les process nanométriques sont réservés aux semi-conducteurs et ne permettent pas de faire des pièces immenses. Les technos actuelles des condensateurs les plus gros utilise l’oxydation d'une surface comme isolant. Cela permet des épaisseurs très fines. Pour les supercondensateurs, ils utilisent la corrosion caverneuse pour augmenter la surface utile, l'ennui c'est que ça vieillit pas très bien...
Ces technos sont utilisées pour stocker des petites quantités d’énergie mais avec un flux énorme, comme la récup au freinage. En revanche ça stocke très peu.
Les supercondensateurs sont souvent associés aux batteries pour passer les appels restitution d’énergie liées à l'acceleration freinage brusque.
c'est pour cela que le sujet des supercondensateurs doit etre traité par d'autres personnes. Les process sol-gel par exemple permettent de deposer des couches nanometriques etc. Les procede cvd ou pecvd ( plasma enhanced chemical vapor deposition ) qui se font sous vide pourraient etre modifié pour s'adapter à des vides moins poussés , des depots par pulverisation cathodique et bien d'autres idées pourraient etre fouillées. C'est pour cela qu'il faudrait qu'on investisse massivement et avec de "bons" chercheurs , pas ceux du CNRS qui ont un angle d'ouverture sur les technologies reduit à 0.0001 °( bis repetita placent) . Il faut etre large spectre, presque universel, pour faire decoller de nouvelles technos.
Quand on sait qu'une installation turbinage pompage débité 800m3 d'eau a la seconde sur une hauteur de plusieurs centaines de m (souvent 800m) , on réalise que ce système de blocs de Beton ne sert que pour du lissage reseau qui a un intérêt uniquement financier pour gogols de spéculateurs.
Avec un tout petit peu moins de mépris et un petit peu plus de réflexion, vous tomberez probablement sur le fait qu'il y a pas mal de régions du monde dans lesquelles on a nettement plus de cailloux que d'eau.
Cher Christophe, ce n'est pas parce que l'on a des cailloux que l'on a du béton... Vous connaissez le bilan d'énergie grise d'une telle installation ? (même avec du béton recyclé). Si oui donnez vos chiffres car si J'aime bien faire du debunk j'en ai un peu marre de devoir tout faire. J'ai un profond mépris pour le greenwashing c'est vrai . D'ailleurs je ne suis pas le seul à vous suggérer que l'on nage en plein dedans !!! Bref, reculez un peu, faites 2-3 calculs. Si ce n'est pas dans vos cordes faites vous aider et vous réaliserez par vous même que ce projet ne vaut pas tripette.
Sans rancune.
Cher Lours, n'ayant pas les infos sur ce projet, je suis parfaitement incapable de calculer l'énergie grise de ce projet. Je doute également que ce soit dans vos cordes et votre ton péremptoire et prétenieux ma laisse penser que vous n'en avez de toutes façons pas l'intention.
Mon intervention ne visait d'ailleurs pas à dire que ce projet était bon ou mauvais mais simplement à faire remarquer que l'objection « c'est plus simple avec de l'eau » montrait une profonde méconnaissance de la géographie mondiale et une vision bien franchouillarde de la planète.
l'energie fournie est l'energie potentielle du bloc de beton qui se deplace soit E=mgz, m en kg la masse du beton g l'acceleration de la pesanteur 9.81 et z la course du bloc de beton
pour fournir 2 GWh c'est à dire 7200 GWs c'est à dire 7200 GJ , pour une course de 10 metres il faut une masse de beton de 7200 10exp9/9.81x10 c'est à dire 7x10 exp10 kg c'est à dire 7 x70 exp7 tonnes soit 70 millions de tonnes de béton !
Je doute que ce systeme fournisse autant d'energie. Soit le journaliste s'est trompé soit la société a menti .
Je ne comprends vraiment pas votre commentaire. Il n'y a vraiment rien d'extravagant dans ces chiffres. Vous vous basez sur une course de 10m qui est a priori assez ridicule. J'imagine que ce doit être au moins 50m. Ensuite en imaginant que les blocs de béton font une dizaine de mètres de haut, on doit avoir besoin d'environ 1km². Sur la Chine entière, ça doit pourvoir se faire, non ?
Pour rappel, 2Gwh, c'est 1mn 30 de la conso de la France en hiver, soit peanuts...
Oui, ça vous paraissait vraiment nécessaire :-) ?
Si vous préférez reprenons le calcul de Bernard pour une chute de 100m.
7.2TJ=m×9.81×100 soit m=7 339 000 t
(Pour rappel la pyramide de kheops fait environ 5 000 000 t) c'est absolument irréaliste.
Parce que vous pensez vraiment que l'on n'est plus capable de nos jours de déplacer autant de blocs de béton (ou de roches) que du temps des Égyptiens :-) ?
Je ne vois vraiment pas ce qui vous semble irréaliste...
On peut faire plus simple dans la démesure: scier une partie de l'hymalaya et accrocher les morceaux de roche avec des cables et des poulies et on tire ou on relache . ça économisera le beton .
Ou encore: on fabrique des piscines que l'on rempli de terre ( 1800 kg/m3 pas tres loin du beton , 2300kg/m3) , c'est beaucoup plus ecolo.
Mais comparé au pompage dans les barrages c'est beaucoup trop compliqué.
mais tout ce gigantisme pour presque rien : 2 GWh c'est 2 MWh soit la conso electrique de 40 maisons pendant 1 an (50 000 kWh/an)
Dans la vie il faut savoir faire les bons choix et celui là n'en est pas un.
L'idée est vieille comme le monde , et les generatrices électriques ont 150 ans. Si c'était une solution interessante , quelques ingénieurs dans le monde l'aurait deja developpée depuis plus de 50 ans.
Innovation ne veut pas dire faire n'importe quoi. Il est clair que cette solution ne verra pas le jour, hormis quelques protos pour plumer quelques investisseurs ne sachant pas faire une règle de trois.
Bien que nous soyons d'accord sur le fond attention à ce que vous comparez (au delà de la faute de frappe, 2 GWh font 2000 MWh et non 2 MWh) comparer l'énergie stockée à la consommation annuelle d'une maison n'est pas pertinent.
Ce genre d'installation est destiné à un lissage des pics sur une période relativement courte (4h de charge et 4h de décharge si on suis les mêmes proportion que l'exemple donné à la fin 25MW de puissance pour 100MWh de stockage) soit pour 2GWh une puissance de 500MW ça évite quand même de mettre en route chaque jour une centrale à charbon ou à gaz pour équilibrer les pics.
Cela reste malgré tout trop énorme pour ce que c'est.
Je suppose naturellement que le béton ne sera pas fabriqué exprès dans ce but, mais que ce sera du recyclage. Vous parlez par ailleurs de gigantisme, alors que la masse volumique supérieure fait justement qu'à énergie égale, les installations prennent moins de place qu'une STEP. Franchement, je ne connais pas les projets précis, mais il est évident qu'il y a pas mal de coins sur la planète dans lesquels on a nettement plus de cailloux que d'eau. Bref, pas vraiment convaincu par vos certitudes et encore moins par votre règle de trois.
je ai les certitudes de l'experience et des calculs . Au cours de mes 40 ans dans l'industries j'ai vu de bons projets et de mauvais projets. Celui ci est un mauvais projet et je n'investirais pas un euro dedans. Les autres commentaires convergent vers cette conclusion en argumentant de maniere souvent efficace et crédible.
OK :-) Pour ce qui me concerne, j'ai l'expérience de gens pleins d'expérience et de certitudes qui se plantent dans leurs prévisions. Donc, dans la mesure où vos arguments sont très peu convaincants (je doute fortement qu'il soit plus simple d'utiliser des km³ d'eau dans les zones arides), j'attendrai et je verrai.
Votre avis ni le mien ne changerons le cours des choses . Merci pour cet échange .
Là-dessus au moins, nous aurons le même avis :-)
Nous ne changerons pas le cours des choses, mais nous aurons eu l'impression de l'accompagner.
Pourquoi fabriquer des blocs de béton juste pour faire de la masse ? En réutilisant des vieux wagons sur une voie ferrée en pente de quelques dizaines de mètres ou plus, on aurait des charges à faire monter ou descendre.