Stockage d’énergie du ciment – ​​Deux façons

Cement energy storage can now be used for thermal and electrical energy storage.
Table
  1. Le stockage d’énergie du ciment peut désormais être utilisé pour le stockage d’énergie thermique et électrique.
  2. Des blocs de ciment comme batteries thermiques
  3. Composites conducteurs ciment-carbone
  4. Conclusion


Le stockage d’énergie du ciment peut désormais être utilisé pour le stockage d’énergie thermique et électrique.

Le ciment, liant du béton, est le matériau de construction le plus utilisé au monde et pourrait bientôt être utilisé comme stockage d'énergie. Cependant, de nouvelles recherches révèlent son potentiel négligé de servir de support de stockage d'énergie au ciment de deux manières complètement différentes : les batteries thermiques solides et les supercondensateurs (lorsqu'ils sont combinés avec du carbone).

Des blocs de ciment comme batteries thermiques

Selon un article du Journal de la science des composites, Les scientifiques ont développé une méthode permettant de produire des blocs à base de ciment qui fonctionnent efficacement comme des batteries thermiques. Leur technique confère aux blocs de ciment la capacité d’absorber l’électricité renouvelable lors de leur fabrication, puis de la décharger plus tard sur demande sous forme de chaleur utilisable.

Les chercheurs utilisent des altérations chimiques au cours du processus de mélange du béton pour intégrer des matériaux à changement de phase dans la matrice du liant cimentaire. Ces matériaux à changement de phase ont la capacité de stocker et de libérer de l'énergie thermique.

Les blocs de stockage d'énergie en ciment résultants contiennent des matériaux à changement de phase qui peuvent absorber l'électricité lorsqu'elle est la plus abondante et la moins coûteuse provenant du réseau ou de sources renouvelables. Les blocs chargés peuvent alors agir comme des batteries thermiques solides, libérant leur énergie stockée sous forme de chaleur lorsque cela est nécessaire pour les systèmes de chauffage des locaux et de l'eau.

Lors des premiers tests, l’équipe a atteint des densités d’énergie comparables à celles des batteries lithium-ion dans leurs blocs basés sur le stockage d’énergie en ciment. Cette énergie stockée est émise sous forme de chaleur douce lorsque de l'eau est ajoutée, avec des taux de décharge réglables. Les blocs peuvent offrir un stockage d’énergie de longue durée sur des cycles quotidiens ou des saisons entières.

En incorporant des déchets tels que des cendres plastiques lors de la production, les chercheurs ont obtenu des coûts inférieurs à ceux des blocs de béton ou des batteries classiques. La chaleur résiduelle supplémentaire capturée lors de la fabrication des blocs peut fournir de l’énergie autogénérée.

Les créateurs affirment que l’adoption à grande échelle de telles batteries thermiques de stockage d’énergie au ciment pourrait fournir un stockage d’énergie renouvelable pour les bâtiments tout en réduisant les pics de demande du réseau. Les blocs de ciment offrent une alternative à l’extraction de métaux comme le lithium, le cobalt et le nickel, dont l’extraction est limitée et destructrice pour l’environnement.

Cette nouvelle approche réoriente l'une des propriétés utiles existantes du ciment – ​​sa masse thermique élevée – vers le stockage d'énergie renouvelable plutôt que de combustibles fossiles traditionnellement utilisés pour la chaleur dans les fours à ciment. Il indique que le ciment à sens unique pourrait contribuer aux transitions énergétiques durables grâce à l’innovation matérielle.

Voir aussi : Le MIT découvre un additif pour le béton « vert »

Composites conducteurs ciment-carbone

Des chercheurs du MIT ont également démontré le potentiel du stockage d'énergie au ciment en tant que support de stockage d'énergie en le transformant en un supercondensateur très efficace. Leur méthode infuse le ciment avec des additifs à base de carbone pour créer des composites dérivés du ciment aux propriétés conductrices améliorées.

L'équipe du MIT a découvert que le matériau résultant atteignait des comportements similaires à ceux d'un supercondensateur en mélangeant du ciment avec des additifs de noir de carbone peu coûteux. Cela était dû au fait que le noir de carbone créait un réseau de surface conducteur dans tout le composite.

Avec seulement 3 % de noir de carbone en volume, la conductivité du ciment a atteint des niveaux comparables à ceux des supercondensateurs puissants. L'équipe affirme qu'un bloc de ciment d'environ 45 mètres cubes pourrait potentiellement stocker jusqu'à 10 kilowattheures d'énergie, ce qui équivaut à la consommation quotidienne moyenne d'une maison.

Bien qu’ils soient encore expérimentaux, les chercheurs affirment que ces composites de stockage d’énergie en ciment infusés de carbone pourraient permettre un stockage d’énergie intégré dans les structures en béton. Les murs, fondations ou routes constitués de tels mélanges de ciment peuvent capter l’énergie solaire, éolienne ou résiduelle sur place pour une utilisation ultérieure.

Le carbone fournit la capacité de stockage de charge, tandis que le ciment omniprésent permet une production évolutive et peu coûteuse puisque ces composites ne dépendent pas de matériaux rares comme le lithium ou le cobalt. Ensemble, ils offrent des avantages uniques en tant que solutions de stockage d'énergie durable.

Conclusion

Ensemble, ces deux techniques émergentes démontrent que l'un des matériaux de construction les plus abondants sur la planète – le ciment – ​​peut potentiellement fournir un stockage d'énergie flexible et à grande échelle à mesure que la demande augmente.

Bien qu'elles n'en soient qu'à leurs débuts, les deux trajectoires de recherche mettent en valeur les capacités latentes du ciment à stocker de l'énergie grâce à de nouveaux procédés de fabrication et à des ingrédients composites. Avec de nouveaux progrès, les batteries et les supercondensateurs basés sur le stockage d’énergie au ciment pourraient offrir de nouveaux outils permettant une plus grande intégration des énergies renouvelables dans les infrastructures. L’omniprésence mondiale actuelle de la construction en béton signifie que le stockage d’énergie dérivé du ciment pourrait être rapidement déployé une fois perfectionné. La découverte des attributs cachés du ciment grâce à la science et à l’ingénierie des matériaux pourrait donner lieu à des innovations clés pour soutenir les réseaux dans un avenir électrifié et renouvelable.

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