Une nouvelle étude voit le potentiel du stockage à air comprimé comme alternative aux batteries traditionnelles

Une nouvelle étude voit le potentiel du stockage à air comprimé comme alternative aux batteries traditionnelles
Table
  1. Comment fonctionne le stockage d'air comprimé
  2. L'étude de l'Université de Sharjah
  3. Quelles sont les applications pratiques du stockage d’énergie par air comprimé ?


Les systèmes de stockage d'énergie basés sur la compression de l'air pourraient remplacer les batteries électrochimiques conventionnelles en tant que solution moins coûteuse et de plus grande capacité.

Les batteries électrochimiques sont, avec le pompage hydroélectrique, la principale technologie pour stockage d'énergie stationnaire. Mais, même si les prix de batteries rechargeables ont fortement chuté l'année dernière, le secteur de l'énergie continue de rechercher une solution plus efficace et plus durable en termes de coûts et d'aspects environnementaux. Stockage d'air comprimé est l'une des alternatives les plus prometteuses et, selon une étude récente du Université de Charjah aux Émirats arabes unis, elle pourrait remplacer les batteries électrochimiques conventionnelles en tant que solution moins chère et de meilleure capacité.

Comment fonctionne le stockage d'air comprimé

Le stockage d'énergie par air comprimé (CAES) est basé sur un processus de pressurisation de l'air pendant les périodes de faible demande énergétique et de son stockage dans des réservoirs souterrains ou externes ; puis libérez-le pendant les périodes de forte demande du réseau. L'air libéré traverse un détendeur qui convertit l'énergie mécanique en énergie électrique. Les systèmes CAES comprennent généralement un compresseur, un réservoir de stockage, un détendeur, un moteur, un générateur et un système de contrôle. Simple sur le papier, plus complexe en pratique. A ce jour, il n'existe que deux usines commerciales CAES à grande échelle dans le monde entier. Le premier a été mis en service en 1978 en Allemagne et offre une puissance nominale de 290 MW. La seconde, de 110 MW, est située à McIntosh, aux États-Unis, et est en exploitation depuis 1991.

Bien que peu d’expériences aient été mises sur le marché ces dernières années, la course actuelle aux énergies renouvelables donne un nouvel éclat au stockage d’air comprimé et plusieurs pays explorent son potentiel. La Chine a déjà annoncé la construction du plus grand projet CAES en termes de mégawattheures : une centrale de 300 MW/1 800 MWh située dans la province septentrionale du Gansu.

L'étude de l'Université de Sharjah

Les chercheurs, dirigés par le professeur Abdul Hai Alami de l'Université arabe, ont une première évaluation expérimentale de stockage d'air comprimé en remplacement des batteries au lithium rechargeables. L'équipement expérimental réalisé par les scientifiques comprenait des réservoirs d'air, des turbodétendeurs (moteurs pneumatiques), des boîtes de vitesses et un générateur à aimant permanent AC. "Ces équipes ont fourni une efficacité expérimentale aller-retour d'environ 60 % avec plus de marge pour des améliorations futures." soulignent les scientifiques dans leur étude.

L'objectif est de comparer le potentiel de stockage d'énergie dans les systèmes à air comprimé et les batteries conventionnelles à l'aide d'un dispositif expérimental composé de réservoirs d'air, de moteurs pneumatiques, de boîtes de vitesses et d'un générateur de courant alternatif.

Résultats de l'étude : À une pression de service de 10-12 bar et une pression de stockage de 80-100 bar, une batterie 12 V équivaut à 12 m3 d'espace de stockage d'air. L'écart est fonction de la puissance du moteur pneumatique mais également du couplage avec le générateur, qu'il soit direct ou via une boîte de vitesses. Les calculs mathématiques ont estimé des résultats d'énergie et de puissance 27 % plus élevés, attribués respectivement aux pertes cinétiques et mécaniques dues à la dilatation de l'air et au frottement de la boîte de vitesses.

Quelles sont les applications pratiques du stockage d’énergie par air comprimé ?

Le stockage d’énergie par air comprimé (CAES) est une technologie qui permet de stocker l’énergie renouvelable excédentaire sous forme d’air à haute pression, puis de la libérer pour produire de l’électricité en cas de besoin. Certaines applications pratiques du CAES sont :

  • Entraînement d'outils pneumatiques: L'air comprimé peut être utilisé pour alimenter différents types d'outils, tels que des marteaux, des clés, des perceuses, etc. Ces outils sont plus légers, plus sûrs et plus efficaces que les outils électriques ou à combustion.
  • Systèmes de transports publics: Le CAES pourrait être mis en œuvre dans les systèmes de transports publics, tels que les bus, les trains ou les tramways, contribuant ainsi à réduire leur impact environnemental et leur dépendance aux combustibles fossiles.
  • Transport maritime: Le CAES pourrait également s'appliquer au transport maritime, tant pour la propulsion que pour l'approvisionnement énergétique à bord. L'air comprimé pourrait être stocké dans des réservoirs ou des structures creuses, telles que la coque ou les voiles, et utilisé pour entraîner des turbines ou des moteurs pneumatiques.
  • Stockage à grande échelle: CAES est l'une des options les plus prometteuses pour le stockage d'énergie à grande échelle, notamment pour intégrer des sources d'énergie intermittentes, telles que le solaire ou l'éolien. L'air comprimé peut être stocké dans des cavernes souterraines, des mines abandonnées, des réservoirs ou des ballons, et récupéré en cas de besoin.

Plus d'information: ScienceDirect

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