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Le Japon s’essaye au stockage de l’électricité solaire

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Le conglomérat japonais, Sumitomo Electric Industries a annoncé mardi avoir terminé la réalisation d’un système de génération et de stockage d’électricité (1 MW) sur les lieux de Yokohama Works, situés à 30 km au sud de Tokyo, au Japon.

Le système qui est entré hier en fonctionnement comprend un accumulateur ‘redox-flow’ et des unités photovoltaïques à concentration (CPV), les plus puissantes du Japon. Pour la mise au point de ce système, la société a coopéré avec Nissin Electric, Sumitomo Densetsu et Meidensha Corporation dans leurs domaines techniques respectifs.

La mise sur le marché d’une énergie renouvelable intermittente, telle que le solaire ou l’éolien, nécessite l’utilisation d’accumulateur et le type ‘redox-flow’ aiderait à stabiliser l’offre d’électricité, contribuant ainsi à diminuer les coupures de courant sur l’archipel.

Le système se compose de 28 unités CPV, (puissance totale : 200 kW**) et d’un accumulateur redox-flow (capacité : 1 MW x 5 heures), qui fonctionnent respectivement comme sources d’énergie renouvelable et installation de stockage de l’électricité produite par les unités CPV.

L’accumulateur redox-flow est une batterie de stockage qui se compose d’un compartiment cellule de charge / décharge et d’un réservoir rempli d’électrolyte d’ions de métal. Il se charge / décharge grâce à la réaction d’oxydoréduction du vanadium et d’autres ions.

L’accumulateur posséderait une grande longévité, les électrodes et l’électrolyte n’étant pas sujets à détérioration même après des opérations répétées de charge / décharge. Par ailleurs, son entretien serait aussi facilité car l’accumulateur utiliserait le même électrolyte dans la cathode que dans l’anode. Il offrirait également une plus grande sécurité car il ne nécessiterait aucune substance combustible et fonctionnerait à des températures ambiantes. Selon ses concepteurs, cet accumulateur conviendrait à des opérations de charge / décharge irrégulières en raison de ses capacités de surveillance et de contrôle précis. Ces caractéristiques feraient donc de cet accumulateur redox-flow une batterie de stockage optimale pour l’utilisation efficace d’énergie renouvelable et du surplus d’électricité produit.

Le Japon s'essaye au stockage de l'électricité solaire

L’Unité photovoltaïque à concentration (CPV) est un système photovoltaïque qui convertit les rayons solaires concentrés par une lentille en électricité à l’aide de petites cellules photovoltaïques. Grâce à ces dernières qui sont fabriquées à partir d’un matériau composite semi-conducteur spécial, un panneau CPV possède une efficacité de génération d’électricité deux fois supérieure à celle d’un panneau solaire au silicium actuellement sur le marché. Les panneaux concentrateurs peuvent être installés en position surélevée, permettant d’utiliser l’espace qui se trouve en dessous.

Relié aux réseaux électriques commerciaux externes, le système peut également stocker de l’électricité fournie par les entreprises productrices d’électricité durant la nuit. Ce système utilise un système de gestion de l’électricité qui surveille la quantité d’électricité générée par les unités CPV, le stockage par l’accumulateur et la consommation, et qui entrepose les données des mesures dans le serveur central.

Le Japon s'essaye au stockage de l'électricité solaire

Le système de gestion d’énergie surveille et gère l’intégralité du flux d’énergie, y compris l’électricité fournie par 28 unités CPV et les réseaux électriques commerciaux, l’accumulateur redox-flow et la consommation d’électricité d’un bureau ou d’une usine. Les données obtenues sont envoyées au serveur central de contrôle via des réseaux de communication optiques et contrôlées collectivement. La société prévoit d’utiliser ce système dans le cadre du test de démonstration du système de gestion de centrale d’énergie, dans lequel les générateurs d’électricité à moteur à gaz existants sont connectés à l’accumulateur redox-flow et aux unités CPV afin d’obtenir un équilibre optimal entre l’offre et la demande d’électricité et un contrôle de la demande en électricité au sein de la Works.


Les fonctionnalités et objectifs du système

– Le système devra équilibrer la consommation d’électricité (contrôle de la demande maximum de 1 MW), contribuant ainsi à atténuer la forte pénurie d’électricité au Japon.

– Le système doit permettre de délivrer une offre stable d’électricité selon les prévisions établies en associant un accumulateur ‘redox-flow’ à des générateurs d’électricité solaire. Cette amélioration donnera plus de valeur à la production d’électricité solaire, qui dépend de la météo, et accélèrera la mise sur le marché de cette source naturelle d’électricité.

– Le système contrôlera la quantité d’électricité déchargée de l’accumulateur selon les charges électriques de façon à stabiliser la consommation, ce qui minimisera la dépendance vis-à-vis des centrales électriques.

– Le système équilibrera les fluctuations dans la production d’énergie solaire en chargeant/déchargeant l’accumulateur, diminuant ainsi la dépendance vis-à-vis de la génération d’électricité thermique et augmentant la taille des générateurs d’électricité solaire connectés.

Par ailleurs, Sumitomo Electric envisage également de débuter le test de démonstration d’un système de gestion de centrale d’énergie, qui associe les générateurs d’électricité à moteur à gaz existants à l’accumulateur redox-flow et aux unités CPV afin de former un système de gestion optimal pouvant contrôler l’ensemble du flux d’énergie dans la Yokohama Works. La société va coopérer avec Meidensha Corporation pour la démonstration, qui constituera la première tentative dans le cadre du Projet Yokohama, ville intelligente (Yokohama Smart City Project), l’un des projets 2012 d’énergie prochaine génération et de démonstration de système social à l’initiative du Ministère de l’économie, du commerce et de l’industrie (MECI).

Sumitomo Electric prévoit de mettre ces systèmes en pratique, particulièrement pour les gros consommateurs d’électricité comme les usines et les installations commerciales, dans le but de promouvoir l’utilisation de sources d’énergie renouvelable et une consommation d’énergie plus efficace. La société, qui prévoit une commercialisation durant l’exercice 2013 continue d’œuvrer à la réduction du coût et à d’autres améliorations du système.

* Le système se compose de 15 unités CPV et produit une puissance maximum d’environ 100 kW à la date de la démonstration. Le système atteindra la puissance maximum d’environ 200 kW une fois que 28 unités seront connectées à la fin de l’exercice en cours.


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    32 Commentaires sur "Le Japon s’essaye au stockage de l’électricité solaire"

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    climax1891
    Invité
    L’Allemagne a le même niveau d’ensoleillement que le Japon. Le 25 mai 2012, l’Allemagne a battu le record mondial de puissance fourni par un parc solaire photovoltaïque : 22,15 GW. Ceci avec un parc solaire photovoltaïque allemand qui a une puissance de 28 GW. Soit 33% de la puissance consommée en milieu de journée. Pourtant, malgré ce record mondial, sur la dernière semaine de mai 2012, le solaire a représenté moins de 12% de l’électricité consommée en Allemagne. Ensuite, le pic de production solaire , 22,15 GW ce 25 mai 2012, a eu lieu au moment du pic de consommation… Lire plus »
    Oliv7431
    Invité

    Bonjour C’est pas plus simple avec du solaire thermique à concentration et des réservoirs à sels .Puis création de vapeur….et ensuite électricité. Les cellules PV et le stockage sur batterie doit pas aider l’installation à avoir de bon rendements… non?

    energiestr
    Invité

    Si on veut mettre beaucoup d’énergie solaire sur un réseau, le stockage est indispensable, c’est une évidence. Le solaire thermodynamique avec stockage thermique est une piste, encore au stade expérimental. Les batteries redox en sont une autre, intéressante à explorer. Chez Energiestro nous travaillons sur le stockage mécanique (volants). Au bout du compte, c’est le coût total de stockage sur la durée qui arbitrera. Le problème est qu’au stade expérimental il n’est pas facile d’anticiper les coûts futurs ni les durées de vie opérationnelles…

    Pastilleverte
    Invité

    j’ose pas imaginer les résulltats de l’ACV… Quand on devien l’échelle de l’installation en voyant la photo, tout ça pour une usine ou une installation commerciale, bonjour les gégats au niveau national ! (te leur flanquerasi des centrales nuke, moi à ces nippons); Bon, en complèment pour assurer quelques % toujours bienvenus, pourquoi pas ? mais cette véritable… « usine à gaz », n’apparait pas comme une solution d’avenir globale ni « soutenable » .

    Sicetaitsimple
    Invité

    Pas au Japon. Le CSP avec stockage est envisageable dans les pays où il y a une forte DNI ( Direct Normal Irradiation) et où il y a beaucoup de place disponible. Aucune des deux conditions n’est atteinte au Japon.

    Espace europeen
    Invité

    C’est de loin la meilleure solution avec plus de 16000 cycles de charge sans affecter la capacité et recyclable à 100% adoptée pour rendre autonome l’agglomération de Montpellier. Facebook: Email:

    Adrien
    Invité

    Sauf que le photovoltaïque à concentration (CPV) à lui aussi besoin de rayons directs, votre premier argument n’est pas valable. Quant à la place nécessaire je ne sais pas, mais la différence ne me paraît pas si évidente. La remarque de oliv7431 était donc pertinente.

    Tech
    Invité
    @climax au moins vous donnez un argument pro ENR: « le pic de consommation correspond au pic de production solaire » votre pseudo démontre votrepencahnt pour le thermique ;o) mais je rejoindrais energiestr, il faut de tout pour faire un monde! les simulations font sans arrêt des progrès, mais une expérimentation « live » apporte énormément d’informations, qui pourrons servir au meilleur choix pour le futur. à pastille « usine à gaz » et bien oui quel que soit la solution de stockage il faut l’ insérer dans une boucle de rétroaction. ce n’est pas plus compliqué que la décision de turbiner ou pas en effacement… Lire plus »
    Sicetaitsimple
    Invité

    Je répondais à une question d’Oliv 7431 sur le CSP+stockage, me semble-t-il, pas sur le CPV…. La question d’Olive est une question, que vous répondiez à une autre est votre problème….En tous les cas, ma réponse ( sur le CSP au Japon) est « valable ». Maintenant, on peut attendre le développement futur du CSP au Japon pour en juger.

    bolton
    Invité

    concernant les volants d’inertie, une idée comme ça, ne serait-il pas possible d’en faire des de dimention très généreuses, cylindriques bien sur, plongés dans des piscines remplies d’eau pour soulager les efforts mécaniques sur l’axe et les roulements ? Voire même les réduire à néant dans le cas d’un volant ayant la même masse volumique que l’eau ? Peut-être qu’avec des dimensions suffisamment généreuses, le frottement exercé par l’eau deviendrait négligeable ? Je suis loin d’être technique, c’est juste une idée comme ça….

    Sicetaitsimple
    Invité

    Perdu! L’avenir (if any) des volants d’inertie, c’est sous vide.

    chiedo
    Invité
    Je te suggère un test simple, prend une toupie, fait la tourner dans une bassine vide, puis rempli d’eau tu vas très vite voir la différence ^^ Les frottements de l’eau sur la structure vont certainement dissiper bien plus d’énergie que les roulements. Donc un système sous vide. Pour les roulements peu être un coussin magnétique ? Mais il faudrait des aimant monstrueusement puissant … Il me semble qu’à l’heure actuelle le principal problème de cette technique c’est d’avoir des matériaux suffisamment résistants pour pouvoir augmenter la vitesse de rotation sans que la structure ne se disloque. Puisque l’énergie accumulée… Lire plus »
    Robin
    Invité

    Le problème bolton, c’est que plus le fluide qui entour le système en rotation est « lourd » ou visqueux, et plus grande seront les forces de frottement associées….donc non, comme le dit le message du dessous, le mieux est sous vide !

    Adrien
    Invité

    En fait il demandait si dans ce cas précis (où c’est bien du CPV qui est utilisé) il n’aura pas été mieux économiquement d’utiliser du CSP. La comparaison est donc justifiée, étant donné que c’est le même « type de rayons » qui est nécessaire, les deux technologies sont en concurrences dans ce cas.

    Laplaya
    Invité

    Je reprend l’idée de Bolton : un cylindre creux (pour augmenter J) de faible densité pour être supporté par l’eau. Avec bien sûr une masse énorme (milliers/millions de T ?) pour compenser sa faible vitesse de rotation. Bref une approche à l’opposé de celle des moments d’inertie embarqués (cf Porsche) où la faible masse compte. Un immense anneau en mer, une techno type offshore …

    bolton
    Invité

    Voilà c’était ça l’idée. Je me disais que peut être, avec une surface externe étudiée pour réduire les frottements en milieu aqueu, une masse cylindrique de grosse dimension y gagnerait à être plongée en milieu aqueu….? Ca éviterait l’usure de la mécanique..?

    Sicetaitsimple
    Invité

    C’est bizarre que l’expérience suggérée par Chiedo, la toupie et la bassine remplie ou non d’eau, ne suffise pas…. Ecoutez, le mieux est de déposer un brevet, non?

    London
    Invité

    La latitude du Japon se situe entre Marrakech (Maroc) et Bordeaux (France]. Autant dire que le soleil y est abondant. D’où la forte consommation d’électricité en été (clim) et la très bonne adéquation du solaire pv pour produire de l’électricité. Révisez votre géographie.

    climax1891
    Invité

    Il suffit de regarder la carte de l’ensoleillement de la terre. On constate que le Japon et le sud de la Chine ont le même niveau d’ensoillement que le Nord de l’Europe alors que le sud de la Chine a la même latitude que l’Arabie Saoudite et le Japon a la même l’atitude que l’Irak.

    cathelin
    Invité

    Pourquoi « s’essaie »? N’eut-il pas fallu plutôt écrire « Le Japon innove en matière de stockage électrique », car le photovoltaïque n’est pas seul concerné… En revanche, sujet intéressant et important à joindre au domaines des réseaux électriques « intelligents » du long terme.

    bolton
    Invité

    Tout d’abord merci de nous parler comme à des imbéciles entêtés. L’exemple de la toupie n’est pas forcément parlant car il s’agit d’une faible masse et d’un petit volume, qui plus est qui tourne très vite, et qui n’a pas été conçue pour tourner dans l’eau. Tout l’inverse de ce que je suggère. J’attends une réponse véritablement scientifique pour savoir si cette idée est farfelue ou non. Votre remarque, je cite, « Ecoutez, le mieux est de déposer un brevet, non? », n’apporte rien d’autre que du dédain, ce qui est apprécié à sa juste valeur.

    Sicetaitsimple
    Invité

    il n’y avait rien de volontairement dédaigneux dans mes propos. Dans les volants d’inertie, l’important est de réduire les pertes, pour maximiser le rendement ( energie recupérable/energie stockée). Donc d’éviter au maximum les frottements, d’où la mise sous vide et les paliers magnétiques. Un article:

    Laplaya
    Invité

    L’idée d’inertie est souvent illustrée par ce genre de fait : un super tanker double coque de 400 000T à pleine charge doit couper ses machines à 50 miles nautiques des cotes ( = 92km) et il va « glisser » pendant pres de 30 minutes sur pres de 50km. Donc les frottements ne sont pas négligeables mais peut-être très réduits si on utilise une vitesse de fonctionnement encore plus faible que les 30 km/h du tanker.

    London
    Invité
    D’autres cartes mondiales donnent des valeurs différentes. Le problème, c’est qu’elles sont la plupart du temps trop petites et inutilisables en pratique. On trouve cependant ceci pour le Japon, la Chine et voisinage. Remplacer « 1 » par « 2 » donne l’Amérique du nord Remplacer « 1 » par « 3 » donne l’Europe, une partie de l’Afrique et de l’Asie. Avec « 4 » on a l’Australie et voisinage (très bons gisements solaires pour réduire le charbon). Avec « 5 » on a l’Amérique du sud. Avec « 6 » on a le reste de l’Afrique et les îles Kerguelen. Avec tout cela, vous avez fait le tour du monde. Pour le… Lire plus »
    chiedo
    Invité
    Vous voulez donc remplacer un système léger, rapide, et potentiellement minime en perte de frottements. Par un système lourd, lent, et baignant dans un liquide …. Quel que soit le traitement de surface utilisé, vous aurez toujours plus de frottement que dans le vide et sur plateau magnétique. Quant a l’énergie accumuler elle dépend de la masse, de la vitesse et de la distance entre la masse et le centre de rotation. Si vous souhaitez réduire les frottements il faut forcement réduire la surface et donc la distance entre la masse et l’axe, vous réduisez aussi la vitesse … il… Lire plus »
    Sicetaitsimple
    Invité

    Vous l’écrivez vous-même (même si je n’ai pas bien compris les 30mn et 50km…): en 30mn ( si je prends votre chiffre), le super tanker a perdu la quasi-totalité de son energie cinétique stockée du fait des frottements.

    Nicias
    Invité

    Le japon est une montagne entourée d’eau, ça évapore au dessus des mers, l’humidité arrive au pieds des montagnes et n’a d’autre choix que de grimper et donc de refroidir —> condensation. Je doute très très fort que le Japon soit très ensoleillé, peut être l’hivers à la limite.

    climax1891
    Invité
    Il y a 2 façons de calculer l’ensoleillement. -Calculer le nombre d’heures où il y a du soleil dans une année. Par exemple, il y a 1800 heures de soleil à PARIS par an. – Calculer le rayonnement solaire en kWh reçu sur un plan horizontal de 1 m2. Pour le photovoltaïque, c’est le second calcul qui est utile. En France, l’énergie solaire incidente sur un plan horizontal va de 1100 kWh/m2 par an en Lorraine à 1700 kWh/m2 par an pour le sud de la France. Au Japon, selon les chiffres de chercheurs japonais, nous avons pour l’énergie solaire… Lire plus »
    Liondra
    Invité
    Je ne suis pas un expert mais, serait-il possible de jumelé un système sous pression(par fluide) et un système sous-vide. on garde le concept sous vide, a l’exception que le volant serait rempli d’un liquide préférablement lourd et qui serait facilement compressible. Le volant serait également relier a un réservoir de liquide. Ainsi, plus la rotation du volant est rapide, plus le liquide se comprime à l’extrémité créant ainsi de la place pour d’autre liquide, augmentant ainsi la masse du volant….et ainsi va de suite, un volant de plus en plus lourd au fur et a mesure qu’il prend de… Lire plus »
    Sicetaitsimple
    Invité

    Désolé de devoir jouer à nouveau le rabat-joie sur ce sujet des volants d’inertie, mais un liquide, c’est incompressible.

    chiedo
    Invité
    De toute façon La principale limite pour le moment, c’est la résistance de la structure, on se fiche du poids des matériaux du moment qu’on peut les faire tourner à grande vitesse sans qu’ils ne se disloquent. Kevlar: Masse volumique: 1800 kg/m3 Résistance à la rupture: 4800 MN/m2 Vitesse périphérique maximale: 1633 m/s Densité d’énergie: 149 Wh/kg Aciers de grande résistance: Masse volumique: 7800 kg/m3 Résistance à la rupture: 2100 MN/m2 Vitesse périphérique maximale: 519 m/s Densité d’énergie: 15 Wh/kg Je ne vois pas pourquoi vous essayer de vous compliquer la vie avec un système aussi simple, le seul moyen… Lire plus »
    Aveyron libre
    Invité

    Le systeme le plus sympa et exotique que j’ ai vu pour l’ instant etait une étude de la Kema hollandaise de stockage d’ énergie par polder a STEP. En phase de stockage, on vide le polder a l aide de pompes electrique. pour la production on turbine l’ eau qui remplie le polder. Les solutions semblent dormir dans les tiroirs, elles ne sortiront qu’ en cas de nécessité technique et ou intéret financier.

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