Une étude récente menée par l’UNSW-Sydney suggère que les réservoirs d’eau agricoles en Australie pourraient être une solution novatrice pour le stockage d’énergie des énergies renouvelables variables.
Des dizaines de milliers de micro-sites de stockage d’énergie hydroélectrique
Les chercheurs estiment que des dizaines de milliers de sites de stockage d’énergie hydroélectrique à petite échelle pourraient être construits à partir des barrages agricoles australiens, favorisant ainsi l’adoption de systèmes d’énergie fiables et à faible émission de carbone dans les communautés rurales.
L’étude, publiée dans Applied Energy, est la première au monde à évaluer le potentiel de ces systèmes à petite échelle en tant que solution innovante de stockage d’énergie renouvelable.
Avec la transition croissante vers des sources d’énergie variables telles que l’éolien et le solaire photovoltaïque, le stockage de l’énergie excédentaire est essentiel pour garantir une alimentation électrique stable et fiable. Les systèmes de stockage d’énergie hydroélectrique à petite échelle, ou micro-pompes hydroélectriques, pourraient être une solution à ce défi.
Le fonctionnement des micro-pompes hydroélectriques
Dans un système de stockage d’énergie hydroélectrique à petite échelle, l’énergie solaire excédentaire des périodes de forte production est stockée en pompant de l’eau vers un réservoir situé en hauteur. L’eau est ensuite relâchée vers un réservoir situé en contrebas lorsque davantage d’énergie est nécessaire, passant par une turbine reliée à un générateur pour produire de l’électricité. Cependant, la construction de nouveaux réservoirs d’eau pour ces systèmes peut être coûteuse.
« La transition vers des systèmes d’énergie à faible émission de carbone comme l’éolien et le solaire photovoltaïque nécessite des solutions de stockage d’énergie rentables à toutes les échelles », déclare le Dr Nicholas Gilmore, auteur principal de l’étude et maître de conférences à l’École de génie mécanique et de fabrication de l’UNSW Engineering.
Exploiter le potentiel inexploité des barrages agricoles
Pour cette étude, l’équipe de chercheurs a utilisé des images satellites pour créer des paires de réservoirs agricoles uniques à travers l’Australie à partir d’un ensemble de données de barrages agricoles de 2021. Ils ont ensuite utilisé des algorithmes de théorie des graphes pour filtrer les sites commercialement prometteurs en fonction de la capacité minimale et de la pente.
Sur près de 1,7 million de barrages agricoles, les chercheurs ont identifié plus de 30 000 sites en Australie comme prometteurs pour le stockage d’énergie hydroélectrique à petite échelle. Le site moyen pourrait fournir jusqu’à 2 kW de puissance et 30 kWh d’énergie utilisable, soit suffisamment pour alimenter une maison sud-australienne pendant 40 heures.
Comparaison avec les batteries lithium-ion
L’équipe de recherche a également comparé un site de micro-pompe hydroélectrique à une batterie lithium-ion disponible sur le marché pour les systèmes d’irrigation solaire. Malgré une faible efficacité de décharge, ils ont constaté que le stockage hydroélectrique était 30 % moins cher pour une charge importante en raison de sa grande capacité de stockage.
« Les personnes situées en marge du réseau électrique sont plus exposées aux pannes de courant et l’approvisionnement peut être moins fiable« , explique le Dr Gilmore. « En cas de coupure de courant pendant un feu de brousse, par exemple, un système de pompage hydroélectrique fournira suffisamment d’énergie pour durer une journée, alors qu’une batterie ne dure généralement que huit heures.«
Bien qu’encourageants, les chercheurs indiquent que certaines limites de l’étude nécessitent une analyse plus approfondie, notamment les fluctuations de la disponibilité de l’eau, la programmation des pompes et l’efficacité de l’évacuation.
« Nos résultats sont encourageants pour la poursuite du développement de cette technologie émergente, et il existe de nombreuses possibilités d’améliorations technologiques futures qui rendront ces systèmes de moins en moins chers au fil du temps« , ajoute le Dr Gilmore.
« L’étape suivante consisterait à mettre en place un site pilote, à tester les performances d’un système en action et à le modéliser en détail pour obtenir une validation dans le monde réel – nous avons 30 000 candidats potentiels !«
En synthèse
Les résultats de cette étude sont encourageants pour le développement futur de cette technologie émergente. Les micro-pompes hydroélectriques pourraient offrir une solution de stockage d’énergie renouvelable innovante et rentable, en particulier pour les communautés rurales.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce qu’une micro-pompe hydroélectrique ?
Une micro-pompe hydroélectrique est un système de stockage d’énergie à petite échelle qui utilise l’eau pour stocker l’énergie excédentaire des sources renouvelables, comme l’énergie solaire.
Quels sont les avantages des micro-pompes hydroélectriques ?
Les micro-pompes hydroélectriques offrent une plus grande capacité de stockage et une durabilité potentielle sur des décennies, bien que leur coût initial soit plus élevé que celui des batteries.
Comment les chercheurs ont-ils identifié les sites potentiels ?
Les chercheurs ont utilisé des images satellites et des algorithmes de théorie des graphes pour identifier plus de 30 000 sites prometteurs en Australie.
Capacité de stockage d’énergie d’un site de micro-pompe hydroélectrique moyen ?
Un site moyen peut fournir jusqu’à 2 kW de puissance et 30 kWh d’énergie utilisable.
Les prochaines étapes pour le développement de cette technologie ?
Les prochaines étapes incluent la mise en place d’un site pilote, le test de la performance d’un système en action et la modélisation détaillée pour obtenir une validation dans le monde réel.
Légende illustration principale : plus de 30 000 systèmes de stockage d’énergie hydroélectrique à micropompes pourraient être fabriqués en utilisant les barrages agricoles existants.
Article adapté de l’auteur Ben Knight
