Une batterie à flux organique pour stocker les énergies renouvelables

Une équipe de scientifiques de l’Université de Harvard a démontré qu’un nouveau type de batterie pourrait transformer fondamentalement la manière dont l’électricité est stockée sur le réseau, ce qui rendrait les sources d’énergie renouvelable comme l’éolien ou le solaire beaucoup "plus économique" et "fiable".

L’étude fait état d’une batterie à flux métallique qui repose sur de petites molécules naturellement abondantes, bon marché, à base de carbone (organique) appelées quinones. Elles sont semblables à des molécules qui stockent l’énergie dans l’organisme des plantes et des animaux. La quinone a la propriété d’être à la fois soluble dans l’eau et en mesure de transporter les électrons. Cette nouvelle technologie de batterie a été décrite dans un papier publié dans Nature en date du 9 janvier.

Alán Aspuru-Guzik, professeur de chimie et de biologie chimique, a utilisé ses propres méthodes de dépistage moléculaire à haut débit pour analyser les propriétés de plus de 10.000 molécules de quinone dans le but de trouver les meilleures candidates pour la batterie.

Une batterie à flux organique pour stocker les énergies renouvelables

[ De gauche à droite: Dr Suh Changwon, Professeur Roy G. Gordon, Brian Huskinson, Dr Suleyman Er, Dr Michael Marshak, M. Alan Aspuru-Guzik, Professeur Michael J. Aziz, Michael Gerhardt, et Lauren Hartle. (Photo Eliza Grinnell ]

Les batteries à flux stockent l’énergie dans les fluides chimiques enfermées dans des réservoirs externes – comme avec les piles à combustible – au lieu du réservoir de la batterie en lui-même.

Dans les batteries solides à électrode, comme celles que nous trouvons dans les voitures et les terminaux mobiles, les matériaux de conversion d’énergie ainsi que la capacité de stockage sont fondus ensemble dans une unité qui ne peut être découplée. Par conséquent, la batterie peut maintenir un pic de puissance électrique pendant moins d’une heure avant d’être totalement épuisée. Ce type de dispositif est donc mal adapté pour stocker les énergies renouvelables par nature intermittentes.

De manière générale, une batterie fonctionne sur le principe d’un échange de charges, sous forme d’ions, entre deux électrodes via un électrolyte généralement liquide. C’est le contact de l’électrolyte avec chacune des électrodes qui permettra l’échange d’ions et qui générera le courant électrique.

"Nos études indiquent qu’il faut un à deux jours de stockage d’énergie pour que l’énergie solaire et éolienne soit disponible à travers le réseau électrique", a expliqué Michael J. Aziz, chercheur principal.

Pour stocker 50 heures d’énergie à partir d’une turbine éolienne de 1 mégawatt de puissance, une des solutions possibles serait d’acheter des batteries capables de stocker 50 mégawatts-heure d’énergie. Pourquoi payer pour 50 mégawatts de capacité énergétique alors que seul 1 mégawatt est nécessaire ?

Selon les chercheurs, le décalage entre la disponibilité du vent intermittent ou du soleil avec la variabilité de la demande constitue le plus grand obstacle à l’obtention d’une grande partie de l’électricité produite à partir des sources renouvelables. Aussi, découvrir un moyen rentable de stocker de grandes quantités d’énergie électrique pourrait résoudre ce problème.

Les quinones se trouvent de façons abondantes dans les hydrocarbures ainsi que dans les plantes vertes. La molécule que l’équipe de Harvard a utilisé dans sa première batterie à flux à base de quinone est presque identique à celle trouvée dans la rhubarbe. Les quinones sont dissous dans l’eau, ce qui les empêche de prendre feu.

"Pour stocker l’énergie d’une éolienne commerciale, un grand réservoir de stockage serait nécessaire et situé dans un sous-sol de qualité", a déclaré le co-auteur Michael Marshak. "Ou, si vous avez tout un champ d’éoliennes ou de grandes fermes solaires, vous pouvez imaginer quelques très grands réservoirs de stockage."

Selon les données fournies dans Nature, les batteries conçue avec un électrolyte à base de quinones permettraient de stocker 1 kWh d’énergie pour un coût estimé à 27 dollars (19,7 euros), soit un tiers du prix actuel.

La même technologie pourrait également s’appliquer au niveau du consommateur a ajouté M. Marshak. "Imaginez un système de la taille d’une cuve de fioul domestique installée au sous-sol de votre maison. Il serait en mesure de stocker la quantité d’une journée de soleil à partir des panneaux solaires exposés sur le toit, soit potentiellement assez pour alimenter votre foyer en fin de journée, toute la nuit,  et jusqu’au petit matin, sans brûler une seule goutte de combustible fossile".

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9 Commentaires sur "Une batterie à flux organique pour stocker les énergies renouvelables"

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hach
Invité

La taille d’une cuve a fioul pour stocker l’énergie d’une journée de soleil c’est démesuré pour les besoins en électricité d’un foyer si on se base sur une techno au plomb, à moins d’habiter à Versaille. Et si on considère que le système de chauffage est électrique c’est encore plus abérant étant donné le rendement du PV par rapport au solaire thermique L’exemple doit être mal choisi je suppose

jumper
Invité
non, l’exemple est bien choisi. Dans une maison on a besoin de : – chauffer en hiver => solaire thermique peut y participer mais c’est insuffisant. On peut avoir de la lumière mais pas assez d’énergie thermique pour avoir une contribution significative en janvier / février. – chauffer l’eau => parei lque ci dessus – charger la voiture électrique ou l’hybride rechargeable => élec – cuisine, frigo etc. => il faut de l’élec Mettre une maison en 100% solaire a de nombreux inconvénients : – faible prod en hiver quand on en a le plus besoin – trop de production… Lire plus »
Luis
Invité
¤ Une société française, leader de son marché, va installer un stockage au lithium-ion de un MW (puissance) et neuf MWh (énergie) à la Réunion, en association avec une centrale solaire PV de neuf MWc. “Le stockage de l’énergie jouera un rôle important dans la croissance continue de la part des énergies renouvelables, déjà compétitives, dans les réseaux non interconnectés en permettant à l’énergie solaire photovoltaïque et éolienne de devenir une composante prévisible et fiable du mix énergétique contribuant ainsi à la stabilité du réseau. Le potentiel du marché du stockage de l’énergie dans les territoires d’outremer est estimé à… Lire plus »
Tech
Invité

toutes choses égales par ailleurs, mais qui regretterait sa cuve puante de fuel ? avec une réserve quasi infini à consommation raisonnable transformable en élec ou en chaleur! (en espérant que les quinones ne puent pas plus ;o))

alternotre
Invité
Lithium = Ressource minière = compétition économique = tensions sociales pouvant aboutir à des confllits ou des perturbations type misère, répression etc… Le Tibet est”assis” sur des ressources considérables de Lithium. Donc leur indépendance ou “autonomie” ce n’est pas pour demain … Idem en Amérique du Sud, où il y a déjà des contestations sur la “jouissance” de cette ressource. Cet article évoque une option, une ressource tellement largement disponible qu’elle ne représenterait pas une source de conflit entre les humains. Rien que ça, c’est déjà énorme ! Pour le reste, quand ils parlent de cuve à Fioul.. On parle… Lire plus »
Ech
Invité

à alternotre mais dites moi, montrez-moi ou vous avez vu le mot lithium dans cet article !!!!!

Purpangui
Invité

@soize : le stockage actuel de l’énergie renouvelable (éolien/solaire, hors hydraulique, justement j’y viens) se fait actuellement essentiellement en pompant/récupérant l’énergie de bassins d’eau situés à des hauteurs différents, à la manière de l’énergie des barrages mais réversible : ce système coûte environ 100$/Kwh.

Purpangui
Invité

@ soize : le stockage actuel de l’énergie renouvelable (éolien/solaire, hors hydraulique, justement j’y viens) se fait actuellement essentiellement en pompant/récupérant l’énergie de bassins d’eau situés à des hauteurs différents, à la manière de l’énergie des barrages mais réversible : ce système coûte environ 100$/Kwh.

Lord predator
Invité

J’ai trouvés des informations complémentaire sur Bulletin Electronique qui peuvent en intéressés certains : “Selon l’article que les chercheurs ont publié dans la revue Nature du 9 janvier 2014, compte tenu de la densité d’énergie de la quinone utilisée (anthraquinone-2,7-acide disulphonique ou AQDS) supérieure à 50 Wh/kg ou 50Wh/l, le coût des électrolytes quinone-brome serait de 27 $ par KWh, à comparer à 81 $ par KWh pour les électrolytes à base de vanadium.”

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