La course pour construire un avenir énergétique plus propre ne consiste plus seulement à produire davantage d’énergie solaire et éolienne ; il s’agit de savoir où le placer lorsque le soleil se couche et que le vent cesse de souffler.
Alors que l’électricité renouvelable représente une part croissante des réseaux électriques mondiaux, les scientifiques et les ingénieurs explorent une liste croissante de technologies de stockage d’énergie non conventionnelles qui vont au-delà des batteries lithium-ion traditionnelles. Du sel fondu au sable chauffé en passant par l’air liquide et même la sueur humaine, ces systèmes émergents pourraient aider à résoudre l’un des plus grands obstacles de l’énergie propre : stocker l’électricité pendant des heures, des jours, voire des semaines.
Plutôt que de remplacer complètement les batteries lithium-ion, les chercheurs affirment que ces technologies alternatives pourraient compléter les systèmes de stockage existants en offrant des moyens plus durables, moins coûteux ou plus durables de maintenir l’électricité disponible lorsque la demande atteint son maximum.
Plein de possibilités : pourquoi le lithium ne peut pas tout faire
Les batteries lithium-ion sont devenues l’épine dorsale des véhicules électriques et du stockage à l’échelle du réseau car elles sont légères, rechargeables et très efficaces.
Mais ils ont aussi des limites.
L’exploitation minière du lithium et d’autres minéraux critiques peut mettre à rude épreuve les chaînes d’approvisionnement et les écosystèmes, tandis que les grandes installations de batteries restent coûteuses à exploiter pour le stockage prolongé de l’électricité. La plupart des systèmes lithium-ion sont conçus pour fournir de l’électricité pendant plusieurs heures, et non pendant les jours ou les semaines que pourraient nécessiter les futurs réseaux renouvelables.
Cela a incité les chercheurs à étudier des méthodes de stockage basées sur des matériaux abondants capables de conserver l’énergie beaucoup plus longtemps.
Augmenter la chaleur avec du sel fondu et du sable
Une approche prometteuse stocke l’énergie sous forme de chaleur plutôt que d’électricité.
Les systèmes au sel fondu, déjà utilisés dans certaines centrales solaires à concentration, absorbent l’excès d’électricité renouvelable et retiennent la chaleur à des températures supérieures à 1 000 degrés Fahrenheit. Cette énergie thermique stockée peut ensuite produire de la vapeur pour produire de l’électricité après le coucher du soleil ou pendant les périodes de forte demande.
Les batteries de sable adoptent une approche similaire.
Au lieu de recourir à des métaux rares, ils utilisent du sable ordinaire ou de la roche concassée comme support de stockage thermique. L’électricité renouvelable chauffe le matériau, qui peut retenir la chaleur pendant de longues périodes avant de la libérer pour le chauffage urbain ou des applications industrielles.
Le sable étant peu coûteux et largement disponible, les chercheurs considèrent cette technologie comme une solution potentielle pour le stockage d’énergie de longue durée.
Propulser demain avec Thin Air
Une autre technologie non conventionnelle repose sur l’une des ressources les plus abondantes de la Terre : l’air.
Les systèmes de stockage d’énergie à air liquide refroidissent l’air à des températures extrêmement basses jusqu’à ce qu’il devienne liquide. Lorsque l’électricité est nécessaire, le liquide se réchauffe, se transforme rapidement en gaz et entraîne des turbines qui génèrent de l’électricité.
Contrairement aux batteries chimiques, ces systèmes peuvent stocker de grandes quantités d’énergie en utilisant des matériaux facilement disponibles, ce qui les rend intéressants pour soutenir les réseaux électriques renouvelables.
Plusieurs projets de démonstration dans le monde évaluent si le stockage à air liquide peut rivaliser économiquement avec les technologies de batteries conventionnelles.
Une batterie alimentée par la sueur ?
Toutes les batteries ne sont pas conçues pour le réseau électrique.
Les scientifiques développent également de minuscules biopiles à combustible portables capables de produire de l’électricité à partir de composés naturellement présents dans la sueur humaine.
Ces appareils expérimentaux convertissent des produits chimiques tels que le lactate en énergie électrique qui pourrait éventuellement alimenter des moniteurs de santé, des trackers de fitness ou des capteurs médicaux sans piles rechargeables conventionnelles.
Bien que la technologie en soit encore à ses débuts, elle illustre la manière dont les chercheurs repensent le stockage d’énergie à toutes les échelles, des réseaux électriques nationaux aux appareils électroniques portables.
L’avenir pourrait être un mélange de technologies
Les experts en énergie croient de plus en plus qu’il n’y aura pas de « . »
Au lieu de cela, les futurs systèmes électriques devraient combiner plusieurs technologies de stockage en fonction de la manière dont l’électricité est utilisée.
Les batteries lithium-ion pourraient continuer à alimenter les véhicules électriques et à équilibrer le réseau à court terme, tandis que le sel fondu, le sable, l’air liquide et d’autres systèmes émergents pourraient fournir un stockage de longue durée permettant de maintenir l’électricité renouvelable pendant des périodes prolongées de nuages ou sans vent.
À mesure que les pays développent la production d’énergie renouvelable, le défi ne consiste plus à produire de l’électricité propre mais à garantir qu’elle soit disponible chaque fois que les gens en ont besoin.
La prochaine avancée ne viendra peut-être pas de la découverte d’une meilleure batterie au lithium, mais de l’exploitation de matériaux aussi ordinaires que le sable, le sel, l’air ou même le corps humain lui-même pour stocker l’énergie de demain.
