La dernière pierre

• 26 octobre 2022
• Energies renouvelables
• Électromobilité

L’énergie électrique produite par les installations éoliennes et solaires, dont la production varie fortement en fonction de la force du vent ou de l’intensité du soleil, est souvent appelée source d’énergie intermittente. Si les deux types de production tombent en panne entre-temps, les esprits critiques parlent volontiers de «black-out». C’est précisément pour cette raison que le besoin de stockage d’énergie est si élevé, y compris dans le secteur privé. Nous présentons ici quelques possibilités de stocker de l’énergie pour l’utiliser plus tard.

L’accumulateur au sous-sol

Environ un quart des surfaces de toit qui se prêtent à des installations photovoltaïques appartiennent à des propriétaires de maisons individuelles. Bien planifiée, une installation solaire est également avantageuse financièrement pour eux. Cependant, l’électricité renouvelable et la chaleur durable ne sont pas seulement demandées lorsqu’elles sont produites, loin de là. Aujourd’hui déjà, les installations photovoltaïques privées sont souvent complétées par un accumulateur. La part de consommation propre peut ainsi être portée à 70 % et plus sur l’année. Pour le stockage domestique de l’électricité, c’est surtout la technique des batteries lithium-ion qui s’est imposée ces dernières années. Le calcul est le meilleur lorsqu’une pompe à chaleur et une voiture électrique fonctionnent simultanément avec l’électricité autoproduite. L’accumulateur soutient la flexibilité nécessaire à cet effet.

Fonctionnement

L’énergie électrique produite par l’installation photovoltaïque est transformée en énergie chimique et, si nécessaire, reconvertie en électricité, par exemple pour faire fonctionner la pompe à chaleur et alimenter d’autres consommateurs de la maison lorsque le soleil ne brille pas.

Avantages

Haute densité énergétique, haut rendement, longue durée de vie – même en cas d’utilisation intensive.

Potentiel

Grand, court terme, technique éprouvée

La voiture électrique comme centrale électrique roulante

Lorsque l’on parle de voitures électriques, le terme «charge bidirectionnelle» revient de plus en plus souvent. Si le véhicule et la domotique sont adaptés, la batterie de la voiture peut non seulement être chargée, mais aussi déchargée de manière ciblée. Cela ouvre de nouvelles possibilités pour les propriétaires de maisons individuelles avec leur propre installation solaire et plus généralement pour le réseau électrique du futur.

Fonctionnement

Vehicle to Home (V2H): Une plus grande quantité d’électricité solaire est disponible pour la consommation propre. Cela permet d’économiser de l’argent, d’être plus indépendant et d’avoir quasiment son propre groupe électrogène de secours mobile.

Vehicle to Grid (V2G): La capacité de stockage des batteries de voitures électriques profite également au réseau électrique. Si des milliers d’e-véhicules s’interconnectaient pour former un grand accumulateur virtuel, le réseau serait stabilisé et la part des énergies renouvelables y serait maximisée. Jusqu’à présent, l’économie énergétique et l’industrie automobile n’avaient pas grand-chose à voir l’une avec l’autre. Cela pourrait bientôt changer radicalement.

Avantages

Un stabilisateur de réseau de premier ordre. Des mesures incitatives peuvent encourager les électromobilistes à adopter des habitudes de charge compatibles avec le réseau.

Potentiel

Grand, à moyen et long terme

Si l’électricité ne circule pas seulement dans la voiture électrique, mais aussi hors de celle-ci, la stabilité du réseau électrique peut être considérablement augmentée.

Batteries à eau salée et à flux redox

Contrairement aux batteries compactes au lithium, les batteries à eau salée sont principalement composées de sels facilement disponibles, mais nécessitent plusieurs fois plus d’espace et de poids en raison de leur densité énergétique plus faible. Ainsi, elles sont généralement installées à l’extérieur du bâtiment. Elles y font bonne figure, notamment grâce à leur très bonne compatibilité avec l’environnement.

Les batteries à flux redox constituent une approche légèrement différente du stockage de l’énergie. Deux électrolytes circulent dans des réservoirs séparés et déclenchent des flux d’ions via une membrane intermédiaire. La production d’électricité nécessite en outre des pompes et des pièces mobiles.

Fonctionnement

L’énergie électrique produite par l’installation photovoltaïque est transformée en énergie chimique et, si nécessaire, reconvertie en électricité, par exemple pour faire fonctionner la pompe à chaleur et alimenter d’autres consommateurs de la maison lorsque le soleil ne brille pas.

Avantages

Pour un coût comparativement plus faible, les batteries à eau salée et à flux redox sont certes plus grandes et plus lourdes qu’une batterie lithium-ion, mais elles ne peuvent pas prendre feu.

Potentiel

Grand à moyen terme. Le secteur du bâtiment ne peut pas disposer d’une capacité de stockage suffisante pour le chauffage et les autres consommateurs.

L’hydrogène pour l’usage domestique et la mobilité

Le principe d’un approvisionnement en énergie privé entièrement autonome basé sur le stockage d’énergie qu’est l’hydrogène n’est pas nouveau. Mais diverses start-up du secteur de l’énergie font désormais parler d’elles avec des concepts concrets. L’électricité solaire provenant de son propre toit est alors directement acheminée vers les consommateurs qui viennent d’être activés ou vers l’accumulateur, comme c’était le cas auparavant. Lorsque celui-ci est plein, un électrolyseur compact de 2000 watts produit de l’hydrogène maison, qui est stocké dans des réservoirs sous pression de 300 bars. Lorsque le soleil ne brille pas et que la batterie est vide, une pile à combustible de 1500 watts fournit de l’énergie électrique, tout en dégageant également de la chaleur.

Un concept similaire peut également être utilisé pour la mobilité: l’H₂ obtenu par photovoltaïque et électrolyse de l’eau est dirigé vers un module de stockage où il est chimiquement lié à un hydrure métallique. L’hydrure métallique absorbe les molécules d’hydrogène comme une éponge. Un compresseur qui puise de la chaleur dans une chaudière permet de créer le niveau de pression nécessaire au ravitaillement des véhicules à pile à combustible.

Fonctionnement

De l’extérieur, le cœur de la production domestique d’hydrogène ressemble à un grand réfrigérateur dans lequel sont superposés l’électrolyseur, la batterie, le compresseur et la pile à combustible. L’ensemble du système tient sur une surface de 3 mètres carrés et son prix reste à un niveau à cinq chiffres.

Outre le stockage d’hydrure métallique, l’innovation de la station-service d’hydrogène à domicile réside dans le compresseur: une nouvelle technologie se passe de pièces mobiles, n’a pas besoin d’électricité et fonctionne très silencieusement.

Avantages

Miser uniquement sur des pompes à chaleur électriques et des voitures électriques à batterie ne serait probablement pas la bonne solution. Même si le rendement de l’hydrogène est plus faible, il s’agit d’un facteur utile pour la transition énergétique.

Potentiel

Moyen, à long terme

L’hydrogène s’impose de plus en plus comme un facteur important de la transition énergétique, que ce soit dans la mobilité ou dans le stockage domestique.

Accumulateurs en béton ou à eau

Le gaspillage existe aussi dans le domaine des énergies renouvelables. Ainsi, les grandes installations éoliennes, mais aussi solaires, produisent tellement d’électricité en été qu’elles doivent être arrêtées en raison d’une surcharge du réseau électrique. Il est donc logique de stocker cet excédent d’énergie et de l’utiliser pour l’hiver, par exemple pour le chauffage des bâtiments. Jusqu’à présent, la transition énergétique est surtout électrique, alors que la chaleur représente environ un tiers de la consommation totale d’énergie en Suisse. Il est donc judicieux d’investir également dans la technologie de stockage de la chaleur.

Fonctionnement

Des blocs de béton spécial intégrés dans les façades des maisons stockent l’énergie. Un mélange spécial de ciment contient une forte proportion d’ettringite, un minéral à forte teneur en eau de cristallisation. Lorsqu’elle est chauffée, l’ettringite commence à «évaporer» l’eau qu’elle contient à partir d’une température d’environ 50 °C. Si l’on ajoute à nouveau de l’eau au minéral, la réaction de liaison libère de la chaleur.

Avantages

Simple et respectueux des ressources

Potentiel

Moyen, à moyen terme