La société américaine Beacon Power annonce avoir débuté la construction d’une centrale de 20 MW dans la ville de Stephentown (New-York), qui a la particularité de stocker l’énergie dans 200 volants inertiels.
En effet, l’énergie est stockée sous forme d’énergie cinétique sur un disque lourd de 900 kg qui tourne à la vitesse de 8 000 à 16 000 tours par minute. Le système de stockage inertiel se veut aussi efficace, car il serait en mesure de restituer environ 85% de l’énergie emmagasinée.
Le concept de volant d’inertie appliqué au stockage et à la régulation de l’énergie n’est pas nouveau, mais celui développé par Beacon utilise les matériaux les plus récents et les plus solides comme la fibre de carbone. En effet, de plus grandes vitesses de volant permettent une plus grande capacité de stockage mais exigent des matériaux ultra résistants pour résister à l’éclatement et éviter les effets explosifs.
« Un des gros avantages du stockage d’énergie par inertie, au-delà du fait qu’il n’y a pas d’émissions de CO2, est sa réponse rapide« , affirme Gene Hunt, le porte-parole du groupe. « Il répondra en quelques secondes. » Le système mis au point par Beacon Power est également évolutif. Par exemple, 10 volants d’inertie (25 kWh) reliés entre eux représentent l’équivalent d’1 MW de puissance.
En pratique, ce type de stockage est très usité, mais il se limite pratiquement aux « volants d’inertie » au sein des appareils de production d’énergie, qui opèrent un lissage à très court terme pour régulariser la fourniture. Les opérateurs énergétiques réservent habituellement 1 % de leur production d’énergie pour assurer une fourniture d’électricité stable. Aussi, comme l’énergie issue du solaire ou de l’éolien est par nature intermittente, cela signifie que la réserve tampon devra probablement passer à 2 ou 3 %.
[ Illustration / Crédit – Beacon power ]
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Les volants d’inertie, pas mal, j’ai connu des tracteurs diesel d’avant guerre qui possédaient des démarreurs à inertie, pas de système électrique, rien, très propre mais comme rien ne se crée, rien ne se perd, il fallait les muscles de l’agriculteur pour lancer le volant à grande vitesse à l’aide d’une manivelle !!
Dans les technos déjà vues, c’est une enceinte sous vide pour résuire les frottements, avec toute la machinerie qui va avec …). Là ils ne disent pas trop … mais ça marche bien pour le lissage … une avantage c’est leur grande cyclabilité (charges/décharges), contrairement aux accus à la « poubelle » après 1000 cycles, où aux réservoirs air/hydrogène après 10000 cycles .. Pour le stockage, après il faut voir à l’usage ….voici les chiffres que j’ai ( inertie 1 à 5 Wh/kg, air comprimé 8Wh/kg, accumulateur 100 Wh/kg, hydrogène 600 Wh/kg). Dommage que l’article ne puisse pas donner la durée de vie de la bête et la recyclabilité de la techno (fibre de carbone ?) … pour ce qui est de l’énergie utilisée pour la construction et la déconstruction (car pas de rejet de CO2 ? En fonctionnement d’accord, mais avant et après ?), on va dire que ce sera inclus dans le prix de vente, tout comme les coûts de maintenance de la bête … dommage que l’article ne le précise pas.
Ces dispositifs ne stockent que 25 kwh malgré une débauche de prouesses techniques et ne semblent destinés qu’à une niche (régulation de fréquence à faible échelle de temps et d’espace). D’autres moyens a priori moins coûteux vont venir et leur laisser une place limitée. Ils sont loin de faire concurrence à court terme (ni même à long) avec les centrales à gaz ou hydrauliques. A ma connaissance peu d’études sur le sujet, car à cette échelle c’est nouveau.
J’ai déjà vu un volant d’inertie de plus de 3 tonnes fonctionner il y a une dizaine d’années de ça, utilisé pour simuler des accidents sur des lignes à très hautes tensions sans perturber le réseau de distribution électrique.
déjà vu direz vous . Pas tout à fait car l’augmentation de la résistance des matèriaux permet une augmentation de la vitesse de rotation et donc de la densité énergétique , car visiblement on passe à 25 kwh pour 900 kg ce qui nous fait presque 30Wh par kg!!! Le procédé existe déja , certains tramways( en test actuellement ) ont un volant de ce genre pour récupérer l’énergie et rouler sans cable dans les secteurs historiques qui sont peu compatibles avec un cablage dysgracieux . Mais le matériel a intérêt à être solide par une roue de ce genre tournant à plus de 10000 tours /minute qui éclate en pleine ville cela doit faire du dégat . A par ça la cyclabilité est excellente , le système inertiel qui travaille sous vide sans roulement à bille (palier magnétique ) a une durée de vie supèrieure à la machine elle même !!
@ apparemment vous connaissez la durée de vie de ces machines; pouvez-vous nous communiquer ces chiffres ?
Vraiment, il n’y a plus que le fil à couper le beurre, cette solution de Mathusalem n’est encore qu’un fameux scoop, il faut être réaliste, ce système ne pourra conserver que de faibles énergies et à court terme !
La « nouveauté » de ces volants est la lévitation magnétique de la charge qui garantie une durée de vie supérieure à 20 ans. Pentadyne (concurrent) donne même le chiffre de 20 ans comme intervalle entre deux visites d’entretiens majeurs. Il y avait des volants d’inertie il y a 10 ans mais ne tournant sûrement pas à plus de 50 000 tours par minute (16 000 pour le modèle dont parle l’article) et durant 20 ans et plus quasiment sans intervention. D’où la quête de matériaux ultra-résistants à la force centrifuge et des rendements élevés (entre 80 et 95% selon l’utilisation qui en est faite et le savoir-faire du constructeur). Si j’en crois ce document on n’a pas affaire à une fantaisie (à de nombreux points de vue) et il faut se souvenir que pour du stockage fixe, la densité énergétique de stockage n’est pas le paramètre crucial (c’est le coût).Un fabricant a déjà plus de 55 millions d’heures de « toupie » avec des volants de cette technologie, sans casse.
mais aujour’hui, ce type de stockage n’est pas une necessité, sauf peut-être au plan purement local (maintien d’un certain niveau de qualité d’electricité pendant les quelques secondes permettant de mettre un process ou une chaine de fabrication à l’arrêt). A plus long terme, notamment sur de petits réseaux, peut-être.. Si quelqu’un a une comparaison avec les services rendus par des batteries, je suis preneur.
C’est la première unité à cette échelle et le rapport comparant les coûts des différentes options de lissage cité plus haut donne pas mal de renseignements. Cette technologie est bien placée et on s’attend à encore mieux en augmentant l’échelle. L’unité dont parle l’article comporte 200 volants pouvant assurer une production de 20 MW durant 15 minutes. En effet 5 MWh sont stockés par l’usine. Comme le rapport « KEMA » indique des bénéfices additionnels en terme de coût en augmentant d’échelle, si cette unité tient ses promesses, les volants d’inertie pourraient se banaliser pour des raisons de coûts… Certes une unité de stockage 10 fois plus grande occuperait un carré de 400m de côté, mais ce n’est pas la surface qui manque aux USA et on peut concevoir des étages en sous-sol en périphérie urbaine. A suivre donc.
désolé, je n’avais pas vu le lien précedent vers le rapport KEMA. A suivre effectivement.
Comme rappelé, l’énergie est stockée proportionnellement au carré de la vitesse de rotation du/des volants. Avez-vous une idée de cette vitesse de rotation pour les ultra-centrifugeuses? (Séparation U235/U238). Et ça marche, avec palier magnétiques, etc… en consommant des « montagnes » d’électricité (mais là, ce n’est pas le problème !… Et pour les dites vitesses, la résistance des matériaux a suivi. Pour ce que je sais, ça n’éclate pas non plus… A suivre, effectivement. (pas pour « produire », mais pour « restituer » de l’énergie; donc lissage; très coûteux autrement).