Dans les déserts des Émirats arabes unis, un vaste projet d'énergie propre—couvrant une superficie équivalant à environ 12 600 terrains de football—s'apprête à réaliser une percée : utiliser l'énergie solaire pour fournir de l'électricité à l'équivalent d'un demi-million de foyers pendant toute la nuit. Cet État du Golfe combine régulièrement 5,2 gigawatts (GW) de capacité solaire avec 19 gigawattheures (GWh) de stockage par batterie pour créer le plus grand système de batteries au monde.
Pendant ce temps, à environ 7 500 miles de là, au Laboratoire national des énergies renouvelables des États-Unis dans le Colorado, des chercheurs et ingénieurs développent certaines des plus petites batteries jamais fabriquées. Celles-ci sont minuscules comparées aux batteries lithium-ion à l'échelle du réseau utilisées pour stocker l'énergie renouvelable. Elles sont conçues pour alimenter des étiquettes électroniques qui suivront les jeunes saumons et anguilles, mesurant environ 3 pouces (7,5 cm) de long.
Alors que les batteries lithium-ion traditionnelles repoussent les limites de taille et d'échelle, d'autres types de batteries pourraient jouer un rôle tout aussi vital dans l'exploitation de l'énergie bas carbone—sans nécessiter de minéraux critiques comme le lithium, le cobalt et le nickel, qui ont suscité des inquiétudes concernant les dommages environnementaux et les préjudices causés aux communautés vulnérables.
Contrairement aux batteries lithium-ion, qui ont un nombre limité de cycles de charge et de décharge, nombre de ces technologies de batteries alternatives peuvent être utilisées indéfiniment et recyclées après la fin de leur durée de vie de 20 ans. Les développeurs se tournent déjà vers une large gamme de matériaux pour stocker l'électricité renouvelable lorsqu'elle est disponible et l'utiliser pour alimenter tout, des technologies portables aux réseaux de chauffage, en passant par les usines et même les missiles.
Voici quelques-unes des technologies de stockage d'énergie les plus innovantes qui font la une.
Air liquide
Fin de l'année dernière, sur le site d'une ancienne centrale à charbon à Trafford, l'ancien maire du Grand Manchester a marqué le début de la construction d'un projet de stockage d'énergie attendu depuis longtemps qui pourrait déclencher la « réindustrialisation » de la région. Andy Burnham a déclaré que le développement du cluster vert de Trafford, qui comprend la cryobatterie à « air liquide » de Carrington, pourrait faire de « cette décennie la plus excitante depuis l'époque victorienne pour le Grand Manchester ».
En termes simples, le projet Carrington—développé par la startup britannique Highview Power—vise à capturer l'énergie renouvelable lorsqu'elle est abondante et à la stocker sous forme d'air liquide. En théorie, une « cryobatterie » peut stocker de l'énergie pendant des heures, des jours, voire des semaines. La science est plus complexe : Carrington utilise l'excédent d'énergie renouvelable pour refroidir l'air à -196°C, le transformant en un liquide qui occupe 1/700e de son volume d'origine. Il reste dans cet état jusqu'à ce que l'énergie renouvelable devienne rare et que les prix du marché augmentent. Ensuite, le liquide est autorisé à se retransformer en gaz, se dilatant rapidement à travers une turbine pour générer de l'électricité sans les émissions typiques des centrales électriques au gaz.
Le projet a connu plusieurs retards, mais une fois qu'il commencera à fonctionner—prévu d'ici la fin de l'année—il fournira 300 MWh de stockage et délivrera 50 MW de puissance pendant six heures. C'est suffisamment d'énergie propre et renouvelable pour alimenter près d'un demi-million de foyers.
Sel fondu
Alors que l'énergie est stockée à des températures inférieures à zéro à Manchester, l'approche opposée est utilisée dans le désert du Nevada. Là, 10 000 miroirs génèrent de l'électricité pour le projet Crescent Dunes, qui a passé les 10 dernières années à utiliser la puissance du soleil pour chauffer un réservoir de nitrate de potassium et de sodium à 560°C. Cette température peut être maintenue pendant 10 heures après le coucher du soleil, et l'énergie thermique stockée est ensuite convertie en électricité en utilisant la chaleur pour entraîner une turbine rotative traditionnelle. Le stockage par sel fondu est un moyen efficace de stocker l'électricité propre sous forme de chaleur. Ces batteries à sel fondu servent de source d'énergie principale pour la plupart des missiles guidés modernes et des armes nucléaires. Elles fonctionnent comme des « batteries de réserve », retenant l'énergie jusqu'à ce que la chaleur d'une charge pyrotechnique—déclenchée lorsque l'arme est lancée—libère cette énergie stockée.
Dans les années 2020, le Danemark a montré que le stockage par sel fondu pouvait également aider à résoudre le défi de la décarbonation de l'industrie lourde. Le pays, leader dans l'énergie éolienne, a dévoilé un projet de batterie à sel fondu à grande échelle plus tôt cette année avec une capacité de 1 GWh. Il peut stocker de l'électricité propre jusqu'à deux semaines en chauffant les sels à environ 600°C. En cas de besoin, le sel chaud est circulé à travers un générateur qui produit de la vapeur à haute température, pouvant être utilisée directement dans les processus industriels.
Sable
Tout comme l'électricité renouvelable peut être stockée en chauffant du sel, l'énergie propre peut également être stockée dans du sable.
Dans la petite ville de Pornainen, dans le sud de la Finlande, des milliers de tonnes de sable aident à stocker l'énergie utilisée pour chauffer les écoles, les bibliothèques et les hôtels de ville. Cela devrait permettre au district d'arrêter complètement d'utiliser du pétrole dans son réseau de chauffage local et de réduire sa consommation de copeaux de bois d'environ 60 %.
La batterie de sable utilise environ 2 000 tonnes de stéatite concassée pour stocker l'énergie propre sous forme de chaleur, fournissant 1 MW de puissance thermique et une capacité de stockage de 100 MWh. En été, la batterie de sable—d'environ 13 mètres de haut et 15 mètres de large—peut couvrir près d'un mois de demande de chaleur à Pornainen. En hiver, elle peut couvrir près d'une semaine. C'est environ dix fois plus grand qu'une version antérieure lancée dans le pays en 2022, soulignant le potentiel des batteries de sable à jouer un rôle plus important dans la réduction des émissions en Finlande.
Technologie de la sueur
Au Japon, des chercheurs de l'Université des sciences de Tokyo explorent si la sueur humaine pourrait être une source d'énergie viable pour alimenter les technologies portables.
En traitant le corps comme une source d'énergie pouvant fournir une alimentation continue, les chercheurs espèrent résoudre le problème de l'alimentation des capteurs dans les appareils portables sans dépendre de petites batteries qui les rendent encombrants et nécessitent une recharge constante.
En réponse, ils ont développé un patch fin et portable qui génère de l'électricité directement à partir de la sueur humaine. Il utilise une pile à combustible enzymatique pour capturer les composés chimiques—en particulier le lactate—libérés dans la sueur et les convertir en énergie. Lorsque la sueur entre en contact avec la pile, des enzymes intégrées dans le patch déclenchent une réaction biochimique qui libère des électrons.
Cela signifie que l'électricité peut être générée sans aucune source d'énergie externe, lors d'activités quotidiennes comme la marche, l'exercice ou les courses.
Foire aux questions
Voici une liste de FAQ sur les batteries inhabituelles qui utilisent du sel fondu et de la sueur humaine pour stocker l'énergie renouvelable, rédigée dans un ton naturel avec des réponses claires et simples.
Questions de niveau débutant
Q Attendez, utilisons-nous vraiment la sueur humaine pour stocker de l'énergie
R Oui, mais pas de la manière à laquelle vous pourriez penser. Des chercheurs développent une batterie flexible ultra-mince qui utilise le sel contenu dans la sueur humaine comme combustible chimique. Lorsque vous transpirez, la batterie génère une petite quantité d'électricité—suffisante pour alimenter de minuscules capteurs ou des appareils portables.
Q Qu'est-ce qu'une batterie à sel fondu
R C'est une grosse batterie industrielle qui utilise du sel chauffé jusqu'à devenir liquide. Ce sel liquide agit comme une éponge, stockant la chaleur ou l'électricité. Elle est principalement utilisée pour stocker l'énergie solaire ou éolienne pour une utilisation ultérieure.
Q Pourquoi aurions-nous besoin de batteries fabriquées à partir de sueur ou de sel fondu
R Les batteries ordinaires peuvent être chères, difficiles à recycler ou prendre feu. Les batteries à sueur sont parfaites pour les appareils portables car elles sont sûres et n'ont jamais besoin d'être rechargées. Les batteries à sel fondu sont idéales pour le réseau électrique car elles peuvent stocker d'énormes quantités d'énergie à moindre coût et durer des décennies.
Q Comment fonctionne réellement une batterie à sueur
R Votre sueur contient du sel. Une enzyme spéciale dans la batterie réagit avec le lactate pour créer un minuscule courant électrique. Plus vous transpirez, plus elle produit d'énergie.
Q Une batterie à sel fondu peut-elle alimenter ma maison
R Oui, mais pas directement. Ces batteries sont généralement construites à grande échelle pour des quartiers entiers ou des fermes solaires. Elles stockent la chaleur et la transforment ensuite en électricité pour alimenter des milliers de foyers.
Questions avancées et techniques
Q Quel est le plus grand avantage des batteries à sel fondu par rapport au lithium-ion
R Le coût et la durée de vie. Le sel fondu utilise des matériaux abondants et bon marché. Elles peuvent durer 20 à 30 ans sans perdre beaucoup de capacité, tandis que les batteries au lithium commencent à se dégrader après 5 à 10 ans. Elles ne prennent pas non plus feu.
Q Quelle température atteint le sel dans une batterie à sel fondu
