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Une nouvelle conception de batterie pour les énergies intermittentes

Des chercheurs du département américain de l’énergie (DOE) et de l’Université de Stanford ont conçu une batterie de longue durée de vie et à faible coût qui pourrait permettre à l’énergie solaire et éolienne de devenir un principal acteur du réseau électrique.

"Pour que les énergies renouvelables (solaire et éolienne) puissent être utilisées de manière significative, nous avons besoin de fabriquer des batteries avec des matériaux économiques, faciles à dimensionner et d’une efficacité constante", a déclaré le professeur Yi Cui, enseignant chercheur à l’université de Stanford. "Nous croyons que notre nouvelle batterie peut être encore meilleur afin d’absorber les fluctuations naturelles de ces énergies alternatives."

Actuellement, le réseau électrique n’est pas en mesure de tolérer de fortes et brusques fluctuations de puissance provoquées par des pics de variation de lumière et de vent. Comme leur contribution dans le réseau électrique avoisine les 20%, la mise en place de systèmes de stockage permettraient de lisser les pics et même de stocker l’énergie excédentaire.

Parmi les batteries les plus prometteurs pour le stockage des énergies intermittentes, on trouve aujourd’hui des batteries à "flux". Selon les chercheurs, il est relativement simple d’adapter leurs composants (réservoir, pompe et tuyaux) aux dimensions nécessaires pour gérer de grandes capacités d’énergie. La nouvelle batterie à "flux" développée par l’équipe de Yi cui a été grandement simplifiée. Moins coûteuse, elle présente une solution potentiellement viable pour la production à grande échelle.

Une nouvelle conception de batterie pour les énergies intermittentes

Actuellement, les batteries à flux pompent 2 liquides différents à travers une chambre où les molécules dissoutes subissent des réactions chimiques qui stockent ou fournissent de l’énergie. La chambre comporte une membrane permettant aux ions de ne pas être impliqués dans des réactions qui se passent entre les liquides, séparant physiquement les ions actifs. Cette conception de batterie présente 2 inconvénients majeurs : le coût élevé des liquides contenant des matériaux rares comme le vanadium et la membrane, qui demeure aussi très coûteuse et nécessite un entretien fréquent.

La nouvelle conception de la batterie Stanford / SLAC utilise un seul flux de molécules et n’a pas besoin de membrane. Les molécules proviennent principalement d’éléments relativement peu coûteux comme le lithium et le soufre, qui interagissent avec une pièce de lithium-métal recouvert d’une protection qui permet aux électrons de passer sans dégrader le métal. Lors de la phase de décharge, les molécules, appelées polysulfures de lithium, absorbent les ions lithium, tandis que lors de la phase de charge, elles les perdent, de retour dans le liquide. Le flux moléculaire entier est dissous dans un solvant organique, qui ne présente pas de problèmes de corrosion comme dans les piles à flux à base d’eau.

"Dans les tests initiaux en laboratoire, la nouvelle batterie a également conservé une excellente performance de stockage d’énergie à travers plus de 2.000 cycles charges / décharges, soit l’équivalent de plus de 5,5 années de cycle quotidien," a précisé Yi Cui.

Pour démontrer leur concept, les chercheurs ont créé un système miniature à l’aide d’une simple verrerie. L’ajout d’une solution de polysulfure de lithium dans le ballon produit immédiatement de l’électricité qui éclaire une LED.

A l’avenir, l’équipe envisage de concevoir un système à l’échelle du laboratoire afin d’optimiser son processus de stockage d’énergie et d’identifier les problèmes potentiels d’ingénierie. Elle souhaite aussi entamer des discussions avec des investisseurs potentiels pour concevoir une unité de démonstration à grande échelle.



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    10 Commentaires sur "Une nouvelle conception de batterie pour les énergies intermittentes"

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    Stephsea
    Invité
    J’aime les progrès inattendus, les technologies qui arrivent juste au moment où on ne les attend plus. C’est porteur d’espoir. Tout est toujours possible, et peu probable en même temps. La nature est bien faite. La recherche ressemble en fait à l’évolution des espèces : des mutations génétiques foisonnantes, multiples, donc presque 100% de déchets et quelques solutions miraculeuses qui emmergent et changent tout. La roue, le feu, l’électricté, les moteurs à combustion, le télégraphe, l’atome, le transistor……. Pour trouver, il faut chercher, mais chercher revient presque à jouer à un grand jeu de hasard aussi peu gratifiant que le… Lire plus »
    Tech
    Invité

    go stockage go ;o) et oui les batteries sont à réinventer! merci aux ENR pour relancer la R&D.

    jpdebangui
    Invité
    A lire les justifications des études sur de nouvelles batteries, il semblerait q ue seules les ENR les justifient. Il y a pourtant une autre application elle aussi intéressante et qui, contrairement aux ENR qui sont intermittantes, permet de rendre intermittant une source d’énergie. Je veux parler des groupes électrogènes. La plupart des GE sont surdimenssionnés pour des raison de disponibilité et par sécurité. Or, beaucoup souhaitent pouvoir les arrêter la nuit (nuisance sonore) voire plus longtemps. Et cela entraîne des économies non négligeables. En effet, l’indice de consommation d’un groupe électrogène est minimal vers 80% de sa puissance nomminale.… Lire plus »
    Stephsea
    Invité

    @jpdebangui En effet, c’est un véritable sujet d’étude et de développement, grâce aussi à l’inverter. L’idée est déclinable de multiples manières avec toujours l’objectif de faire tourner les géénrateurs au meilleur rendement. On peut aussi sous dimensionner les générateurs (qui tourne donc beaucoup en nombre d’heures mais au meilleur rendement, et sont moins couteux globalement, moins encombrants, etc) et faire en sorte que les pics de consommation soient absorbés par un parc de batterie.

    Jpm2
    Invité

    Bon, je ne veux pas faire les rabat-joie, mais pour l’instant ils arrivent à allumer… une LED! Il rest donc encore pas mal de chemin à faire avant le stockage/déstockage de grandes puissances… A suivre, peut-être que ça donnera quelque chose! Ce qui est sûr, c’est que par cette voie ou par une autre, le stockage va progresser… parce que le besoin augmente, tout simplement.

    Sicetaitsimple
    Invité

    Mais visiblement en petite forme…Si vous devenez rabat-joie dans le domaine du stockage, c’est à désespérer…

    Sicetaitsimple
    Invité

    Je comprends bien votre raisonnement (et notamment les arguments « bruit »), n’oubliez pas toutefois qu’un système de stockage par batterie ( chargeur, batterie, onduleur) n’a pas et de loin un rendement de 100%.Il faut donc que le gain sur le rendement moyen du GE compense la perte sur le rendement de stockage. Et qu’une batterie quelqu’elle soit a une durée de vie limitée. C’est certainement, dans les zones isolées (electriquement) et ensoleillées, un mix PV+ GE+batterie qui devrait être recherché.

    energiestr
    Invité
    Un groupe électrogène à faible puissance a un rendement catastrophique : on est toujours gagnant en consommation en l’hybridant avec un stockage d’énergie. En revanche la durée de vie limitée des batteries rend le coût élevé. C’est pourquoi chez Energiestro nous développons des volants de stockage d’énergie pour cette application. Notre usine est alimentée depuis des années par un de nos groupes fonctionnant à l’huile végétale : c’est 100% renouvelable 100% du temps. Votre dernière remarque est juste : s’il y a du soleil, il est intéressant de rajouter du solaire PV pour diminuer la consommation de carburant. Le système… Lire plus »
    zelectron
    Invité

    A par le plagiat et les brevets sur les vieilles techniques sud américaines les US manquent un peu de savoir vivre. Cette technique existe depuis plus de dix ans en Australie!

    zelectron
    Invité

    A par le plagiat et les brevets sur les vieilles techniques sud américaines les US manquent un peu de savoir vivre. Cette technique existe depuis plus de dix ans en Australie!

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