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Coordinateur : Benoit Stutz, LOCIE et Nathalie Mazet, PROMES
L’aptitude à pouvoir stocker de l’énergie lorsqu’elle est disponible pour l’utiliser lorsque nos sociétés en ont besoin constitue un des points clefs de la transition énergétique. S’il n’existe pas de moyens de stockage idéal de l’énergie, différents types de stockage sont disponibles ou envisageables pour répondre aux besoins spécifiques, mais a des couts encore bien souvent trop élevés pour pouvoir être mis en œuvre à grande échelle.
Trois grandes familles de stockage apparaissent particulièrement intéressantes pour l’exploitation de l’énergie solaire : le stockage électrochimique, le stockage sous forme de potentiel chimique (hydrogène, carburants) et le stockage thermique. Le stockage thermique présente la particularité de pouvoir être couplé à d’autres moyens de stockage pour en augmenter l’efficacité comme le stockage par air-comprimé, ou le stockage d’hydrogène.
La recherche sur le stockage électrochimique en France est structurée depuis 2010 autour du réseau de recherche et technologie RS2E.
La recherche sur l’hydrogène s’est doté d’un réseau Initiative France Hydrogène (HYFI) issu du GDR HYSPAC. La recherche sur le stockage thermique en France s’est structurée quant à elle sous l’impulsion du CNRS au sein de l’axe stockage thermique et gestion de l’intermittence de la Fédération de recherche sur l’Energie Solaire.
Ce groupe traditionnellement centré sur le stockage thermique aborde également les connections aux moyens de production et aux utilisateurs. Il travaille ainsi de manière étroite avec les axes « Concentration et Solaire Thermodynamique » et « Bâtiments et Villes Solaires » de FedEsol, sans oublier l’axe « AXE Optimisation de la collecte et stratégie de conversion de la ressource » pour lesquels le stockage thermique constitue un élément clef des systèmes solaires.
Le stockage thermique intervient classiquement dans deux fonctions : la protection solaire (récepteurs solaires, l’habitat, …) et la gestion de la ressource (gestion de l’intermittente). Les échelles de temps concernés sont larges : de quelques secondes pour certaines protections solaires, à l’année pour le stockage inter saisonnier dans le cadre des bâtiments individuels ou collectifs.
Les échelles d’énergie le sont également : de quelques kilowattheures pour les chauffe-eau solaires individuels à plusieurs GWh pour les réseaux de chaleur et le solaire thermodynamique. Ces larges échelles impactent nécessairement les procédés mis en œuvre pour des questions de rendement, de disponibilité des matériaux, de compacité, et d’impact environnemental (certaines solutions comme par exemple la géothermie deviennent pertinentes lorsque les durées de stockage sont longues et les quantités d’énergies importantes).
Les échelles de températures concernées par le stockage thermique dépendent de leurs utilisations. Elles couvrent les basses températures (-10 à 120°C) principalement pour le bâtiment et l’agroalimentaire, les moyennes températures (120 à 300 °C) pour l’agroalimentaire et l’industrie, et les hautes températures (> 300°C) pour l’industrie et la production d’électricité.
Quatre principaux procédés sont mis en œuvre pour stocker de l’énergie thermiques : Le stockage sensible, le stockage latent, le stockage par ab/adsorption et le stockage thermochimique. De nouveaux procédés tels que les matériaux péritectiques émergent également. En termes de maturité, le stockage le plus répondu reste le stockage par chaleur sensible, il présente le procédé le moins dense énergétiquement.
Différentes applications industrielles mettant en œuvre le stockage thermique par chaleur latente commencent à voir le jour, mais restent sensibles aux pertes thermiques aux temps longs. Les procédés de stockage pas ab/ad sorption ainsi que les procédés thermochimiques aux densités énergétiques plus élevées présentent la propriété de pouvoir garder la quasi-intégralité de leurs potentiels sur des temps très longs, mais leurs développements restent encore pour l’essentiel au stade des prototypes.
Stockage énergie - Fédésol - L’aptitude à pouvoir stocker de l’énergie lorsqu’elle est disponible pour l’utiliser lorsque nos sociétés en ont besoin constitue un des points clefs de la transition énergétique.