Illustration : Révolution Énergétique.
L’institut Fraunhofer veut développer un système de stockage d’électricité sous-marin équivalent à un système de pompage-turbinage (STEP). Cette fois au fond de la mer, le concept repose sur une grande sphère de béton emprisonnant de l’eau ou de l’air sous pression.
L’institut Fraunhofer ambitionne la création d’un projet de stockage d’énergie sphérique sous-marin baptisé StEnSea. Après un premier test réussi dans le lac de Constance en Allemagne, le laboratoire prépare une expérimentation en conditions réelles au large de la Californie, en collaboration avec la start-up américaine Sperra et le fabricant d’équipements marins Pleuger Industries. Les dimensions donnent le vertige, notamment au regard de la modeste puissance et capacité de stockage (500 kW pour 400 kWh) : une sphère de 9 mètres de diamètre, 400 tonnes de béton, logée à 500 ou 600 mètres de profondeur.
Lors de la recharge, l’eau est pompée hors de la sphère, qui se remplit d’air. Durant la décharge, l’eau pénètre la sphère par gravité, chassant l’air / Schéma : Institut Fraunhoffer, traduction automatique de l’allemand par Google.
Inspiré par les stations de pompage turbinage de montagne
Le principe de StEnSea s’inspire des centrales hydroélectriques de pompage-turbinage, où l’eau est pompée vers un réservoir en hauteur pour stocker l’énergie, puis relâchée pour générer de l’électricité. Dans le projet StEnSea, ce même concept est adapté au fond marin. Concrètement, en période de surplus d’électricité, une pompe expulse l’eau de la sphère contre la pression naturelle exercée par la colonne d’eau environnante, située au-dessus d’elle. À l’inverse, lorsque l’énergie doit être déstockée, une valve s’ouvre, laissant l’eau pénétrer dans la sphère. La force de l’eau entrant fait tourner une turbine, qui génère ainsi de l’électricité.
En termes de coûts, le Fraunhofer estime que cette technologie peut devenir compétitive avec les centrales de pompage-turbinage classiques, avec un coût estimé à 4,6 centimes par kilowattheure stocké. La sphère en béton devrait avoir une durée de vie de 50 à 60 ans, bien que les pompes et turbines doivent être remplacées tous les 20 ans environ. Les rendements globaux atteignent 75 à 80 %, légèrement en deçà des centrales de pompage terrestres, mais largement suffisants pour des applications où la régularité et la sécurité de l’approvisionnement sont primordiales.
À lire aussi Dans les entrailles d’une gigantesque usine de stockage d’électricitéUn grand potentiel de stockage selon le Fraunhofer
Fraunhofer évalue le potentiel mondial de cette technologie à 817 000 gigawattheures (GWh), soit presque le double de la consommation nationale d’électricité en France. Les zones côtières telles que les côtes de Norvège, du Portugal ou encore du Japon présentent un fort potentiel de développement pour ce type de stockage, tout comme certains lacs profonds. Avec cette première expérimentation en conditions offshore, le projet StEnSea entend démontrer la viabilité d’une version élargie du prototype. Il devra ainsi valider les procédés de fabrication, d’installation et de maintenance pour des sphères de 30 mètres de diamètre capables d’emmagasiner davantage d’énergie.
Commentaires
S"avoir renvoyer l'ascenseur suite
Si l'on utilise une sphère en béton de 9 m de diamètre pour un poids de 400 T on a un volume de la sphère d'environ 381 m3 soit 381 tonnes de poussée d'Archimède. La sphère dans l'eau n'est pas très lourde 400 T - 381 T = 19 T.
Il faut évidemment maximiser les calculs de volume intérieur et de volume extérieur de la sphère.
La poussée d'Archimède s'applique sur le volume total de la sphère donc sur le volume extérieur (béton compris)
En affinant les calcul on obtiendra bien une sphère très légère dans l'eau qui pourra donc être utilisée comme décrit précédemment.
Salutations à tous. Vos commentaires seront les bienvenus.
S'avoir renvoyer ascenseur...
Au sujet des sphères faisant office de STEP
1) La sphère est la forme qui à dimensions égale à le plus de volume
2) La sphère est le volume qui dimensions égale à le plus de résistance en particulier à la pression
3) Toutefois même le volume d'une sphère reste limité par ses dimensions.
4) Par conséquent il faut augmenter la hauteur de la chute d'eau pour avoir un maximum de puissance générée par celle-ci
5) D'où le choix de descendre la sphère à 600 m de profondeur. Si l'intérieur de la sphère est à la pression atmosphérique, la chute d'eau théorique lorsque l'on ouvrira la vanne d'alimentation de la turbine sera de 600 m.(Je simplifie)
6) On turbine le volume intérieur de la sphère donc production d'électricité. Quand la sphère est pleine d'eau arrêt de la production.
7) Il faut donc vider la sphère pour pouvoir recommencer à produire.
8) Il faut une 2ème sphère qui produise pendant que l'on vide la 1ère. (Sinon intermitance de production)
9)Pour vider la sphère 1er choix envisagé jusqu'à présent pomper l'eau à 60 bars (je simplifie) pour la chasser à l'extérieur de la sphère. Ce qui implique pompe sophistiquée et consommation électrique relativement importante.Mais ce n'est pas grave puisque l'électricité est produite par le système.
10) 2ème choix. Ma proposition: Calculer les dimensions et poids des matériaux de la sphère pour
que la sphère vide d'eau ne pèse que très peu lorsqu'elle est immergée. Elle doit pouvoir descendre seule par son propre poids jusqu'à 600 m mais ne dois pas être lourde dans l'eau.
11) Installer un ballon gonflable à l'extérieur de la sphère d'un volume 60 fois moindre que le volume intérieur de la sphère, relié par une conduite avec une vanne pilotable (je simplifie) à la partie supérieure intérieure de la sphère.
12) Lorsque l'on turbinera l'eau pour produire du courant et de fait remplir la sphère, l'eau chassera l'air dans le ballon et une fois la sphère pleine d'eau, celle ci remontera vers la surface le long d'un guide tirée par le ballon munie d'une soupape de surpression.
13) Une fois la sphère en surface (sous la surface) pomper l'eau de l'intérieur de la sphère avec une pompe électrique ordinaire.
Et recommencer le cycle comme les Shadocks.
Salutations à tous.
Le génial institut fraunhofer...
L'artisan et promoteur de l'energiewiende.
On voit le résultat en Allemagne...
Un désastre !
Intéressant, un nouveau système de stockage est toujours bon à disposer, même s'il ne peut répondre à lui seul à cette problématique .
Pour 1 GW, il en faudra 2000, soit les disposer dans carré contenant 45 unité par coté. Avec un espace de 5 mètres entre unité, cela fait 2000 mètre de coté, soit 4 km2.
A titre de comparaison, le parc éolien de St Nazaire fait 0.48 GW répartis sur 78 km2. On pourrait donc largement les disposer dans ces parc entre les éoliennes, avec un effet récif garanti !
Je m'interroge quand même sur la corrosion en milieu salin comparé au STEP classique.
sauf que ces sphères doivent être installées très profond, au delà du plateau continental. Plus elles sont installées profond, plus elles peuvent emmagasiner d'énergie. Cela limite les zones d'implantation possibles, profondeur supérieure à 500m , pas trop éloignées des cotes, Un certain nombre de sites existent, mais ce n'est pas une solution universelle.
effectivement, j'avais oublié cette condition. Je ne connais pas bien la méca des fluide mais 1 atmosphère correspond à une colonne de 10 m d'eau. Pour des fonds à 20-30 mètres, cela exercerait une force plutôt faible correspondant des centrales de type "fil de l'eau" en terme de puissance. Ce modèle économique serait-il pour autant exclu ? Ne serait-ce pas équivalent à la centrale de la Rance (60 MW je crois) ?
Vu que l'intermittence résulte d'une absence de production électrique .Sans électricité pour produire de l'air en pression, comment feront-ils pour vider ces sphères et produire de l'électricité ?
ce système n'utilise en aucun cas de l'air sous pression, l'air n'est présent dans cet article que suite à une mauvaise traduction automatique et a des documents de versions différentes.
Pour charger cette sphère en énergie on fait simplement le vide dedans à l'aide d'une pompe et c'est l'eau en pénétrant dans le sphère qui fait tourner une turbine.
L'air n'était présent dans la première version du système qu'a travers un évent qui remontait à la surface dans le but d'éviter la cavitation de la pompe. Le problème de cavitation à été réglé d'une manière élégante et astucieuse et l'air n'a plus aucun rôle dans la version de cet article..
Merci pour ces précisions qui m'amène forcément à en poser une autre ?...Avec quelle énergie fait-on tourner la pompe à vide ? Sans l'électricité puisqu'on parle bien de stockage ?
Faire le vide dans la sphére, c'est cela le stockage ( on pompe l'eau vers l'exterieur de la sphère) et pour déstocker on turbine l'eau qui rentre..Ce n'est pas une pompe à vide, c'est une pompe qui vide la sphère (et qui au passage fait le vide dans la sphere.
je ne comprend pas ou vous bloquez, le principe est assez basique.
Ok, vous videz la sphère avec une pompe Mais la pompe vous la faites marcher comment ? Une pompe ça fonctionne avec de l'électricité ! Mais si vous n'avez pas d'électricité , vous faites comment ?
On parle bien de stockage dans cet article : "Stocker de l’électricité dans des sphères sous-marines ? Ces ingénieurs y croient"Un principe de la physique précise qu'on ne peut pas produire plus d'énergie qu'il en faut pour actionner un système quel qu'il soit. Sinon on est dans le mouvement perpétuel ! Pour la rotation de la terre, je veux bien ! Mais pour les phères,entre le moment ou elles se vident et celui ou elles se remplissent il faudrait qu'elles produisent plus d'électricité qu'elles en consomment avec les pompes, A LA PROFONDEUR ?
Hors plus c'est profond, plus la pression exercée par l'eau augmente (1 bar tous les 10 m) La ou les pompes devront donc compenser cet effort au cm2 ! Ce qui forcément jouera sur la consommation électrique dont on ne sait toujours pas d'ou elle vient ?
Pour stocker l'électricité , quand on en a , on fait marcher la pompe qui vide la sphère, quand on à besoin de l'électricité qui à été stockée on remplit la sphère en passant par une turbine.
l'énergie pour vider la sphère est importante car la pression extérieure est élevée, l'énergie récupérée pour remplir la sphère l'est tout autant.
la puissance dépend du débit massique et de la différence de pression que ce soit pour le remplissage ou pour la vidange
"Pour stocker l’électricité , quand on en a ?? "
Si l'électricité sert à vider les sphères juste quand on possède une source électrique, j'ai peur que le volume des phères ne soit l'élément limitant le stock ! Quel devra être le volume des sphères pour qu'elles puissent restituer pendant une heure 100 kw/h ?
"la puissance dépend du débit massique et de la différence de pression que ce soit pour le remplissage ou pour la vidange"
En fait,si je traduis votre réflexion, ça veut dire que suivant la puissance et le temps de réponse électrique souhaité, le volume de la sphère devra être d'autant plus grand.
Hors une sphère vide au fond de l'eau exercera d'autant plus pression à la remontée, donc sur ses ancrages, que sa flotabilité deviendra positive.Pour donner une image ,le volume d'air emprisonné dans les cales des navires c'est ce qui leurs permet de flotter. Quand on connait la charge qu'ils peuvent transporter, ça donne une idée de la pression exercée sur les ancrages quand on augmente le volume des sphères. .
Enfin de compte les sphères au fond de l'eau n'apportent pas une solution économique et universelle pour répondre aux besoins de stockage !
Mon moteur est la solution puisqu'il répond à ces problèmes !
Plutôt que d'imaginer, estimer, lisez l'article ou un bon nombre de réponses à vos interrogations sont données et calculez les ordres de grandeur !
Vous m'avez dit il n'y a pas si longtemps que les formules, c'est pas compliqué, on les trouve sur internet !
Dans ce cas trivial, l'énergie pouvant être stockée est P (pression en pascal)* V (volume en m3)= Energie en Joules.
Pour la puissance, c'est sans surprise P (pression en Pa)*D(débit volumique m3/s) = P (puissance en watt).
les hypothèses de calcul sont : eau fluide incompressible, pression constante au niveau du stockage Aucun gaz dans la sphère.
Je suis assez étonné, vu votre grand intérêt pour les systèmes de stockage, que vous ne connaissiez pas ces formules de base..
cela se calcule exactement comme pour un barrage à niveau constant.
je vous laisse faire l'application numérique.
( vous avez une indication des ordres de grandeur dans l'article)
"Je suis assez étonné, vu votre grand intérêt pour les systèmes de stockage, que vous ne connaissiez pas ces formules de base..
cela se calcule exactement comme pour un barrage à niveau constant.
je vous laisse faire l’application numérique"
Vous avez raison ! Pour ce qui me concerne je m'intéresse plus à la technique qu'aux chiffres qui pour moi ne deviennent importants que lorsqu'on qu'on veut passer aux actes et dimensionner le volume d'un stock par rapport à un besoin ciblé ?
Encore que pour faire des calculs faudrait-il connaitre le volume des sphères, et la profondeur à laquelle elles seront immergées ? Ce qui permettrait de connaitre le temps pendant lequel elles pourraient fournit un complément d'énergie électrique ? Mais même en connaissant ces chiffres ça ne résoud pas d'autres problèmes physiques , qui n'apparaissent pas forcément dans les études ? Parce que c'est pas parce que ces sphères sont en béton qu'elles ne subiront pas la poussée d'Archiméde !
C'est la raison qui me fait croire qu'on ne se comprend pas ?
Parce que pour ce qui concerne la question des calculs, n'importe qui s'intéresse à cette question va trouver la réponse sur le net ! Allez voir par exemple sur https://hydroturbine.info/ par exemple, vous aurez toutes les réponses à vos problèmes juste en mettant des chiffres dans des cases.Et même des exemples de réalisations trés intéressantes. Vraiment un site à recommander !
Mais ça ne règle pas notre problème de stockage ? Parce que je ne vois toujours pas comment en l'absence d'électricité pour faire fonctionner les pompes, qui devront vaincre la pression d'eau à la profondeur pour vider les sphères. A moins d'utiliser l'électricité fournit par une sphère quand elle se vide pour vider l'autre, ce qui reviendrait à réinventer le mouvement perpétuel, on pourrait prétendre à faire de ce système un moyen de stockage ?
"je ne vois toujours pas comment en l’absence d’électricité pour faire fonctionner les pompes"
Si on stocke l'électricité grâce à ces sphères, c'est bien qu'on en a ?!
Je ne comprend pas du tout votre remarque récurrente (à part que vous avez inventé mieux, mais franchement, j'ai la flemme de me fader votre historique pour lire les propos sur une énième invention géniale pour stocker l'énergie développée sur un coin de table)...