Une start-up française, Kemiwatt, a mis au point une batterie à flux prometteuse, qui pourrait bien faire progresser considérablement la question du stockage des énergies intermittentes. Après un prototype réalisé en 2016, l’entreprise française compte passer à l’étape de la commercialisation dès 2020.
Si la plupart des filières renouvelables sont sur le point d’atteindre leur maturité technologique, la question du stockage des énergies intermittentes (éolien, solaire, hydraulique) reste incontournable pour une transition énergétique réussie.
Pour ce faire, il faut pouvoir stocker l’énergie de manière à la fois rentable, durable et efficace.
Or les batteries à électrolytes circulants de nouvelle génération, ou batteries à flux, semblent prometteuses sur ces trois plans.
Qu’est-ce qu’une batterie à flux ?
Une batterie à flux est une batterie dont les électrolytes (substances conductrices) sont des solutions liquides contenues dans des réservoirs reliés à une cellule électrochimique.
Les électrolytes sont dits circulants car la membrane qui sépare les deux compartiments de la cellule électrochimique est semi-perméable, ce qui permet l’échange d’ions.
Des pompes font circuler les électrolytes à travers les électrodes qui occupent ces compartiments. Pendant la charge, grâce à la tension appliquée sur les électrodes, le premier électrolyte cède des électrons, tandis que le second en capte. Au cours de la décharge, l’inverse se produit et génère un courant électrique.
Mais l’électrolyte circulant le plus couramment utilisé aujourd’hui est produit à base de vanadium, un métal assez rare, dissous dans un milieu très acide. Le procédé pose des problèmes de sécurité, et le recyclage des électrolytes est coûteux.
La batterie au vanadium n’a pas réussi à s’imposer, en grande partie à cause de l’aspect corrosif du milieu chimique acide du vanadium, qui a tendance à attaquer les autres composants.
Où est la nouveauté ?
En 2014, des chercheurs de Harvard avaient découvert qu’en remplaçant le vanadium par des quinones (un composé du benzène), ils avaient réussi à s’affranchir de l’aspect acide de l’électrolyte. La quinone est un composé organique, biodégradable et non corrosif.
Avec les quinones, on est en présence d’une batterie non toxique mais aussi de très longue durée: elle perdrait 1% de sa capacité de stockage tous les 1000 cycles de charge/décharge, et elle offre une rapidité de charge et de décharge 1 000 fois supérieure au vanadium.
Là où est la nouveauté, c’est que l’équipe de Kemwatt est la première à présenter un prototype fonctionnel.
La start-up a mis au point un démonstrateur de 10 kW, qui lui a valu, en avril dernier, de remporter le Concours mondial de l’innovation du Ministère de l’Économie et des Finances, ce qui devrait lui permettre d’obtenir des fonds pour réaliser un nouveau prototype de 100 kW cette fois.
Elle vise ensuite une production en série dès l’année prochaine.
De nombreux avantages, peu d’inconvénients
Les principaux avantages de la batterie quinones-redox sont :
- capacité modulable à volonté, en fonction de la taille des réservoirs, et de leur degré de remplissage ;
- si les électrolytes sont mélangés par accident, la batterie ne souffre d’aucun dommage irréversible ;
- peut aussi être rechargée en remplaçant l’électrolyte si aucune source d’énergie n’est disponible pour la charger. Cette batterie permet ainsi un rechargement rapide par remplacement de l’électrolyte grâce à une pompe, ou un rechargement lent par branchement à une source d’énergie ;
- la technique nécessite peu d’entretien ;
- elle peut être installée facilement au pied des éoliennes, ou des panneaux photovoltaïques dont elle stockera l’énergie.
Son principal désavantage est le suivant :
- la batterie quinones-redox présente une énergie massique (ratio énergie/volume) très faible, entre 10 et 20 Wh/kg, et est complexe à mettre en œuvre : elle n’est réellement utilisable que pour du stockage à haute puissance et longue durée.
La batterie quinones-redox semble offrir une solution efficace pour le stockage de longue durée : elle confirme l’efficacité d’une technologie qui a fait ses preuves depuis quinze ans, en supprimant le principal défaut des premiers modèles au vanadium. Elle est moins complexe à mettre en place que tous les autres types de batteries. Les matériaux qu’elle nécessite sont aussi plus économiques et les plus durables : le système est facilement démontable et fait appel majoritairement à des composés biodégradables.
Elle ne concurrencera pas la batterie Lithium-Ion sur le stockage court, mais elle semble, à l’heure actuelle, la meilleure option technologique pour un stockage long à puissance élevée, qu’elle soit couplée à des parcs éoliens ou à des installations photovoltaïques de grande puissance.
Commentaires
Et peut-être un deuxième inconvénient majeur : le prix ?
Utopique. Les énergies intermittentes comme l'éolien ou le solaire PV nécessiteraient, pour concurrencer les énergies pilotables (nucléaire, hydraulique), des capacités de stockage supérieures de plusieurs décades à celles permises par des batteries chimiques. Ces batteries ne sont utiles que pour un usage domestique (à condition de limiter les consommateurs) ou pour filtrer les fluctuations rapides de l'électricité produite par les éoliennes.
Conclusion : cette innovation est probablement utile, mais n'est en aucun cas la solution au problème de l'intermittence de l'éolien ou du solaire. Le stockage inter-saisonnier notamment est impossible, vu la faible densité énergétique des batteries, y compris celles qui sont présentées ici qui semblent même pires que le Li-ion.
Les allemands sont des utopiques qui réussissent à se passer du nucléaire, et qui se passeront ensuite du charbon. Tandis que nous on continuera à regarder nos centrales nucléaires arrêtées dès que le niveau baissera dans les fleuves comme en ce moment avec Golfech totalement arrêté sur la Garonne …. ça fait moins 2600MW de moins d'un seul coup auquel il faut ajouté les diminutions de puissance de celles de l'Est de la France qui le permettent car ce sont les rares capable de faire du suivi, ce qui n'est pas la majorité des centrales françaises.
Il en résulte qu'il faut multiplié par deux, et même peut-être trois dans l'avenir la puissance nucléaire pour en avoir toujours suffisamment face aux problèmes climatiques qui vont devenir de plus en plus fréquents. A ce compte on peut faire la même chose en multipliant par deux ou trois la production de l'éolien et du solaire.
D'après mes calculs, 20 wh/kg= 720 J/kg,
1kg d'eau turbinée sur 100 m = 981J / kg. Soit la moitié pour step de rivière ou il faut prévoir les deux bassin
On a donc un système qui au niveau de la densité énergétique est du même niveau qu'une step, très faible, pour un coût d'installation beaucoup plus important ( il faut fabriqué chimiquement ces quinone en quantité industrielles . Certes la chimie des quinone est simple et bien maîtrisée, mais l'eau de turbinage, il n'y a pas besoin de la fabriquée, ni de la recyclée)
Certes le rendement charge- décharge peut être un peu meilleur que les 70% récupérable en step ( l'article n'en parle d'ailleurs pas, du rendement, je le soupçonne mauvais, sinon ils le mettrai en avant.....)
Bref une technologie en devenir qui aura des caractéristiques inférieur au pompage- turbinage qui est elle une technologie éprouvée. Encore des escrocs qui essayent de vendre du rêve peint en vert!!!!!!!!!
Ben oui, mais il faut fabriquer les lacs et si on n'a pas de relief disponible comme dans le cas du désert plat où se trouve le parc de Neoen il faut même fabriquer la montagne…. côté coût je ne sais pas si vous allez vous en sortir?????
fabriquer les lacs, figurez vous que certains y ont pensé :
http://www.journaldelenvironnement.net/article/la-belgique-veut-construire-une-step-marine,53417
le problème c'est : est ce que ce genre d'installation ( renouvelable +stockage/atollsartifciels,batterie y compris aux quinones,volant d'inertie,etc) n'est pas plus polluante et n'emet pas plus de CO² que bruler tout simplement du gaz quand on a besoin d'electricité????
je suis pour ma part persuadé, que le renouvelable+stockage, du fait des limites physique du stockage est en fait plus polluant et consomme plus de fossile, que simplement bruler le fossile pour faire de l'electricité.
La techno est intéressante, mais il manque un point important : quel est le rendement d'une batterie de ce type ? Il faut que celui-ci soit de 75% minimum (plus ou moins le rendement d'une STEP) pour que cette techno soit économiquement rentable et écologiquement pertinente.
Si une technologie qui à un rendement faible, est extrêmement peu chère, cela peu aussi être très intéressant dans certains cas. Le TCO (Total cost of ownership) peut-être dans ce cas plus intéressante qu'une solution plus efficace mais hors de prix. Si on part du principe que dans le futur la plupart de l’énergie proviendra de renouvelable (ce qui correspond à la trajectoire actuelle), l'électricité de gros sur le marché SPOT sera de moins en moins chère la plupart du temps, donc le stockage va devenir de plus en plus rentable, même pour les solutions ayant un rendement faible. Dans le même temps les capacités de production thermiques et nucléaires vont devenir de moins en moins rentables, car elle vont tourner de moins en moins souvent (avec les problèmes de manque de variabilité pour le nucléaire, qui n'a pas été prévu pour ça à l'origine).
Tesla a fourni une batterie de 129 MWh à l'installateur français Neoen, d'un parc éolien en Nouvelle Galle du Sud, en Australie qui avait de nombreuses interruptions de service en raison de la variabilité de la production, ce qui n'a rien d'étonnant avec l'ensemble de la production issue d'un seul et unique parc dont les éoliennes sont par définition toutes au même endroit à quelques km près au mieux. Il semble que cette batterie soit capable de résoudre le problème….? A voir sur la durée…..
Info ici sur cette affaire :
https://www.connaissancedesenergies.org/la-batterie-geante-de-tesla-mise-en-service-dans-le-sud-de-laustralie-171204
Il n'y a que 2,5 millions d'habitants en Australie du sud et la batterie géante ne fournira que même pas 10 minutes d'électricité. (Et celle de Tesla est 10 fois plus efficace que celle de cet article)
Plus de détails ici : https://www.manhattan-institute.org/green-energy-revolution-near-impossible
Sinon pour la batterie de cet article, Elle est à base de benzène qui est extrêmement toxique vous allez me dire que c'est un dérivé du benzène mais il faut bien une usine de benzène pour commencer et ça c'est pas tiptop du tout....
Tandis que lorsqu'une centrale nucléaire est arrêtée, ça fait au bas mot, pour un seul réacteur 900 MW qui chutent….pas de problème, on a multiplié les centrales pour ça.
Conclusion il faut multiplier les éoliennes, et les fermes solaires, les puits de géothermie…. En fait c'est le nucléaire qui a trouvé les solutions, comme pour le stockage de la surproduction nocturne avec les ballons d'eau sanitaires CQFD
Nous avons des panneaux solaires depuis 1 an et nous cherchons un fournisseur de batterie sérieux?