Stockage EnR

Les différentes technologies de stockage de l’électricité

Le stockage par batteries présente un rendement bien meilleur (de l’ordre de 70% selon l’agence) et qu’il est à ce titre « à privilégier » à la chaîne Hydrogène à une condition centrale toutefois : « lorsque cela est techniquement et économiquement envisageable au regard de l’usage, et dans un souci d’efficacité énergétique ». ( ADEME )

Les solutions de stockage d’énergie les plus connues : doc. à télécharger

1. mécanique (barrage hydroélectrique, Station de transfert d’énergie par pompage – STEP, stockage d’énergie par air comprimé – CAES, volants d’inertie)
2. électrochimique (piles, batteries, vecteur hydrogène)
3. électromagnétique (bobines supraconductrices, super capacités)
4. thermique (chaleur latente ou sensible) et thermochimique

« le coût, la sécurité, la densité d’énergie, le recyclage et le nombre de cycles de charge sont essentiels pour les futures batteries.»

Sur cette page nous décrivons les moyens de stockage issus de la mobilité 100% électrique et souhaités par notre gouvernement et par l’ADEME

• Pourquoi ?

Le VE est un maillon étentiel dans la gestion du réseau électrique. Comme la plupart des voitures le VE est inutilisé 95 % de son temps et son utilisation moyenne sera de moins de 80 % de la capacité de la batterie pour les trajets quotidiens.

Rouler stocker et réinjecter. Il s’agit du concept du « vehicle-to-grid », ou V2G, qui consiste à utiliser les batteries des VE comme une capacité de stockage mobile voir stationnaire dans un second temps.

Avec un bon comportement, des millions de VE représentent une forte capacité additionnelle de stockage d’énergie.  l’usage des batteries en seconde vie pour les énergies renouvelables notamment et recyclable à 98%  par une RÉGLEMENTATION HARMONISÉE AU NIVEAU EUROPÉEN

Graphique des moyens de stockage disponible en 2016

Les qualités souhaitées d’une batterie de stockage mobile.

Une énergie massique élevée (autonomie)

Poids et encombrement faible

Cycle charge et décharge important et rapide( biberonnage et durée de vie)

Fiabilité et sécurité

Recyclable à 100 %

Comment ?

https://www.youtube.com/watch?v=2PjyJhe7Q1g

1% de lithium et entièrement recyclable dans la composition d’une batterie, soit 140 g de lithium par kWh de batterie, ce qui donne 2,8 kg de lithium pour 20 kWh (80 à 120 km d’autonomie suivant type de conduite température et poids du VE). Les principales sources de lithium sont issus du désert d’Atacama au Chili,  d’Uyuni en Bolivie. Ce sont deux des endroits les plus impropre à la vie sur Terre.  Nous ne disons pas que rien ne vit là, mais …

Batterie au triphosphate de lithium-titane

Une équipe internationale de chercheurs universitaires aurait toutefois découvert un nouveau cristal dont la structure permet une mobilité des ions lithium plus élevée que celle de tous les électrolytes pour batteries étudiés jusqu’à présent. Son nom : le triphosphate de lithium-titane ou LTPS dont la formule chimique est LiTi2(PS4)3.

Pour le professeur Geoffroy Hautier de l’UCLouvain (Belgique), membre de l’équipe de recherche, «ce nouveau matériau est capable d’augmenter la vitesse de charge et décharge d’une batterie, à une vitesse encore jamais observée». Autre atout de taille : la mobilité des ions dans ce cristal reste élevée même à très basse température (jusqu’à -253°C) ce qui laisse entrevoir des charges rapides même en conditions hivernales extrêmes.
Les scientifiques rappellent toutefois qu’il ne faut pas espérer l’arrivée sur le marché de batteries utilisant cette technologie avant plusieurs années. De nombreuses étapes doivent encore être franchies avant d’entamer leur industrialisation.

Batteries Silicon – air 1000 heures en fonctionnement

Piles dont les électrodes sont en silicium et de l’air, elles stocke cinq fois plus de courant que les batteries lithium-ion classiques. En outre, elles contiennent du carbone, un peu de nickel, qui est connu comme revêtement de poêle Teflon polytétrafluoroéthylène, l’hydroxyde de potassium et de l’eau, des matières premières plus fort extrêmement bon marché, qui sont également disponibles en abondance. Dans les voitures électriques, les ordinateurs portables ou smartphones… bientôt disponible ?

Grabat Energy

Batteries révolutionnaires au graphène

voici donc l’information qu’on y trouve.

• • La batterie Grabat est très sécuritaire par rapport aux incendies

• • Elle peut se recharger en moins d’une minute (100 C)

• • Elle dure quatre fois plus longtemps qu’une batterie Li-ion

• • Elle peut stocker jusqu’à 1 kWh/kg (4 à 8 fois plus qu’une batterie Li-ion)

• Son volume est 20 % à 30 % de celui d’une batterie Li-ion (3 à 5 fois plus petite)

Batterie sodium-ion: une révolution en marche

Ces batteries sont annoncées comme étant non combustibles, dotées d’une plus grande durée de vie, disposant d’une densité énergétique trois fois plus importante, sans compter une capacité de recharge beaucoup plus rapide. Pour réaliser ces performances, l’équipe de recherche a axé ses travaux sur le procédé lié à l’électrolyse. Alors que dans une batterie lithium-ion classique, un liquide est utilisé entre l’anode et la cathode pour le déplacement des ions, il est cette fois remplacé par du verre. « Les électrolytes en verre permettent de substituer le lithium par du sodium à bas coût », Le sodium est extrait de l’eau de mer disponible en grande quantité. Reste maintenant à savoir si et quand cette technologie de batterie au sodium pourra sortir des laboratoires de recherche pour équiper des voitures électriques à l’autonomie et au temps de recharge prometteurs.

Batteries solides métal

Elles intéressent particulièrement les constructeurs automobiles. A l’inverse des batteries actuelles, qui font appel à un électrolyte liquide, les batteries solides reposent sur un composant solide comme un polymère ou de la céramique. Jugées plus sûres, plus durables et plus faciles à intégrer, ces batteries solides pourraient à terme succéder aux batteries actuelles. En France, Bolloré s’est déjà lancé avec la batterie lithium Metal Polymère (LMP). Embarquée à bord des Bluecar utilisées ou de la Citroën E-Méhari, celle-ci comprend un inconvénient de taille : une température de fonctionnement de 80 degrés qui impose au véhicule d’être constamment connecté au réseau. Un problème que s’attèlent à résoudre les fabricants et qui pourrait aboutir au lancement de batteries solides de nouvelles générations capables de fonctionner à température ambiante. L’anode en graphite ou en silicium des batteries lithium-ion est remplacée dans les batteries lithium-métal par une fine feuille de lithium qui vient s’enrouler autour de la cathode, permettant ainsi d’augmenter la densité énergétique

Batterie multicouche

Le concept EMBATT repose sur une plaque bipolaire faite d’une feuille de métal recouverte sur ses deux faces d’un mélange de céramique, de polymère et de matériaux conducteurs. Les cellules de batteries peuvent ainsi être empilées à la manière d’un millefeuille. © EMBATT permettra en 2020 des autonomies de plus de 1000 km.

Stockage mobile MOBAT

Mobat est un chargeur mobile rapide. Il se compose d’une batterie mobile montée sur un solide cadre de remorque auto-freiné. Il est utilisé pour charger des VE dans n’importe quel endroit ainsi que pendant ses déplacements. Il peut également fournir de l’énergie électrique partout. 85 KwH  soit plus de 500 km d’autonomie complémentaire en VE.

Un volant d’inertie associé au panneau photovoltaïque

De l’énergie jour et nuit à un coût inférieur aux énergies fossiles. Ce volant d’inertie joue le rôle de stockeur cinétique car son principe repose sur le stockage et la restitution d’énergie cinétique.

La batterie lithium-fer-phosphate (LFP) mise au point par des chercheurs de l’Institut de recherche en électricité du Québec (IREQ)ne batterie initiale à raison d’une recharge par jour pendant 50 ans! Et qui se rechargerait à 80 % en quatre minutes, soit le temps de faire un plein d’essence.

Cette performance est maintenant possible avec la , une filiale d’Hydro-Québec, selon le bilan divulgué récemment par l’équipe de recherche au prestigieux Journal of Power Sources

Plus d’info

Le principe du stockage hydraulique gravitaire est d’accumuler de l’énergie sous forme d’énergie potentielle hydraulique entre un bassin en hauteur et un bassin ou autre technique de stockage artificiel contenant la masse d’eau. 

Les batteries lithium recyclables, un énorme gisement à venir !

Une avancée révolutionnaire dans la production durable d’hydrogène

HyperSolar a fait une percée dans la production d’hydrogène à faible coût, évolutif et renouvelable, en utilisant de l’eau polluée ou sale comme principale source. Ils ont créé un dispositif appelé H2 Generator pour effectuer le travail. L’appareil est alimenté par la lumière du soleil et dispose d’un réseau solaire, ce qui signifie qu’il n’a pas besoin d’un réseau supplémentaire ou distinct pour fonctionner. Le dispositif est un « Nanosystème photoélectrochimique autonome » et la technologie a été conçue de manière à imiter la photosynthèse.

Galette de stockage d’hydrogène solide McPhy

L’hydrogène est transformé à l’état solide et stocké sous forme de galette. Il peut être entreposé et utilisé à la demande grâce à un équipement de reconversion d’hydrogène en électricité.

L’article-ci dessous est il mise en cause ?

Hydrogène ou stockage batterie ?

Efficacité de rendement d’environ  2/ 3 de mieux en faveur du stockage batterie ! Hydrogène (non naturel) pour la mobilité n’est pas l’avenir de notre mobilité individuelle puisque la production par électrolyse n’a pas d’intérêt énergétique.

Propre et rapide la batteries instantanément rechargeables est une batterie liquide

Les chercheurs de l’Université de Purdue ont mis au point une batterie liquide non nocive pour l’environnement et sûre. Cette batterie présente un intérêt majeur : les utilisateurs de voitures électriques pourront aller remplir leur réservoir comme pour une essence ou un diesel classique. John Cushman et Eric Nauman de l’Université de Purdue ont fait équipe avec Mike Mueterthies, co-fondateur de Ifbattery LLC (IF-battery) afin de développer et commercialiser cette technologie.

Le principe est simple : une batterie renfermant un liquide (acide) comportant des électrolytes. Comme toutes les batteries me direz-vous ? Oui, sauf qu’ici, c’est le liquide que l’on change au lieu de le recharger. Le liquide alors retiré pourra être acheminé vers n’importe quelle production d’électricité (éoliennes, panneaux solaires, etc…) pour y être rechargé.

Le système de la batterie est unique en son genre. Il ne dispose pas de membrane (voir l’image), membrane coûteuse et fragile. Une membrane s’encrasse facilement, elle limite donc le nombre total de cycles de charge et est responsable de la majorité des défaillances (source)

Batterie à électrolyte solide

l’utilisation d’électrolyte solide devrait, permettre de réduire le coût des batteries et capables de supporter des charges plus puissantes avec plus d’autonomie.

Sources

 

Le supercondensateur tueur de batterie lithium-ion ?

Cycle de vie 10 fois supérieur, puissance supérieure, recharge instantanée…Une avancée en matière de densité énergétique, mais toujours en retrait
Utilisation de nouveaux alliages ou d’électrolyte solide, couplage à une pile à combustible… les pistes sont nombreuses et passent aussi par la voie des supercondensateurs. Il faut dire que dans la théorie, ces supercondensateurs présentent de très nombreux avantages face à la batterie lithium-ion.

Tout d’abord, il se montre beaucoup plus stable, n’étant pas sujet aux risques d’explosion et étant capable de fonctionner sur une plus grande amplitude de température. Le supercondensateur dispose également d’un cycle de vie dix fois supérieur. Il offre en plus une puissance supérieure, est moins lourd et se recharge quasi instantanément. Ce n’est pas pour rien s’ils ont été utilisés pour les systèmes de récupération d’énergie des Formule 1.

Tout ces avantages se répercutent déjà sur leur prix.

Mais le problème majeur, c’est qu’en plus de leur coût supérieur, les supercondensateur ont une très faible densité énergétique, jusqu’à 25 fois inférieure à celle d’une batterie li-ion avec des prototypes qui atteignent seulement 15 Wh/kg là où sa concurrente table entre 200 et 250 Wh/kg.

Mais la recherche avance vite. Des chercheurs de plusieurs universités sont ainsi parvenus à faire progresser de manière significative la densité des condensateurs en employant des matériaux hybrides couplés au graphène. Les essais des scientifiques ont ainsi permis de faire grimper la densité à 73 Wh/kg. Si l’on est encore très loin des performances du lithium-ion, la recharge “instantanée” de cette technologie vient toutefois contrebalancer cet écart.

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