Énergie et environnement

Systèmes de stockage d'énergie par air comprimé (CAES)

Systèmes de stockage d'énergie par air comprimé (CAES)

Système de stockage d'énergie de SustainX (ICAES)

Le stockage d'énergie par air comprimé (CAES) utilise l'énergie excédentaire pour comprimer l'air qui est ensuite stocké dans un réservoir souterrain. La compression de l'air génère de la chaleur. L'air peut être libéré vers une chambre de combustion dans une turbine à gaz pour générer de l'électricité. L'objectif bien sûr, avec d'autres formes de stockage d'énergie et d'autres approches telles que les réseaux intelligents et les stratégies de réduction de la demande, est de fournir un moyen permettant aux énergies renouvelables intermittentes telles que le solaire et l'éolien de prendre le relais des combustibles fossiles.

Actuellement, le stockage d'énergie est dominé par les banques de batteries, mais d'autres formes de stockage d'énergie commencent à apparaître à leurs côtés. CAES en fait partie.

Le premier système de ce type était une centrale de 290 MW développée par E.ON-Kraftwerk à Huntorf, en Allemagne, en 1978. L'intention était d'aider à gérer les charges du réseau en stockant l'électricité sous forme d'air sous pression pendant la nuit lorsque la demande était faible et en la relâchant. lorsque la demande a augmenté. L'usine est toujours opérationnelle, utilisée pour l'alimentation de secours. L'air comprimé, comme avec un certain nombre d'autres systèmes de ce type, est stocké dans des cavernes de sel souterraines qui prennent 8 heures pour se remplir à un taux de 108 kilogrammes par seconde. Lorsque l'électricité est à nouveau nécessaire, l'air comprimé est libéré et chauffé en brûlant du gaz naturel. L'expansion de l'air entraîne une turbine de 320 MW pendant 2 heures, après quoi les cavernes doivent être remplies. Bien que la plupart des autres usines CAES fonctionnent selon le même principe, elles ont eu tendance à se concentrer en plus sur la rétention de la chaleur produite pendant le processus de compression, ce qui augmente l'efficacité de l'installation dans son ensemble.

Il existe trois manières de gérer la chaleur produite lors de la compression. Les installations de stockage adiabatique retiennent la chaleur et la réutilisent pour libérer l'air comprimé, ce qui rend l'installation efficace de 70 à 90%. Les usines de stockage pour diabétiques dissipent la chaleur dans l'atmosphère via des refroidisseurs intermédiaires, une autre source de chaleur étant utilisée pour libérer l'air pour les turbines lorsque cela est nécessaire. Enfin, il existe des installations de stockage isotherme qui utilisent des échangeurs de chaleur pour essayer de maintenir les températures internes et externes égales. La chaleur produite lors de la compression est, à nouveau, libérée dans l'atmosphère et une autre source de chaleur amenée lorsque l'air doit être libéré. De ces trois méthodes, la plupart des entreprises essaient maintenant de trouver des moyens de retenir la chaleur initialement produite par le processus de compression.

Tout récemment, deux sociétés nord-américaines de stockage d'énergie, General Compression et NRStor, ont travaillé à l'élaboration d'une proposition de stockage d'énergie en Ontario, avec le soutien d'un groupe de gestion des actifs appelé Northwater Capital Management. Le but de la proposition CAES est d'aider à fournir de la valeur pour les payeurs de factures en utilisant le stockage d'énergie pour intégrer l'énergie éolienne dans le réseau et également en permettant le nivellement de la charge, dans lequel le stockage d'énergie la nuit, lorsque la demande diminue, en vue de la ramener. sur le réseau le matin, lorsque la demande augmente à nouveau. Cela réduirait le besoin de turbines à combustibles fossiles.

Un système GCAES (General Compression Advanced Energy Storage) a été développé par General Compression, avec un prototype à Gaines, Texas. Il est alimenté par une éolienne de 2 MW et utilise une caverne de sel souterraine comme réservoir d'air. Il peut fournir 1,6 MW d'énergie pour un maximum de 150 heures avant de devoir être rechargé.

Malheureusement, la chaleur générée par les systèmes CAES fait que l'air se dilate, ce qui fait de la compression un problème. De plus, lorsque l'air comprimé est libéré, il se refroidit et cela réduit la quantité d'énergie disponible. Il peut également y avoir un problème avec l'accumulation de glace. La combustion du gaz naturel peut résoudre ce problème en réchauffant l'air de décompression, mais cela est coûteux et produit du dioxyde de carbone. Le système GCAES résout ces problèmes en captant la chaleur et en la stockant dans un étang, elle est ensuite utilisée pour réchauffer l'air libéré pendant le cycle de production.

Les calculs effectués jusqu'à présent ont montré que le coût installé du stockage de longue durée représentait un dixième du coût du stockage sur batterie lithium-ion.

Impression d'artiste du système CAES que la société texane Apex CAES travaille actuellement à développer [Source de l'image: Apex CAES]

En Irlande, la société d'énergie renouvelable Gaelectric prévoit de construire une installation CAES de 300 millions de livres sterling pour laquelle elle devra construire de nouvelles cavernes de sel souterraines. Ce plan a suscité une certaine controverse, avec des allégations selon lesquelles l'entreprise pourrait les utiliser pour l'élimination des déchets après l'achèvement du projet. D'autres préoccupations ont été soulevées au sujet de la proposition de pomper de la saumure dans la mer, ce qui pourrait nuire à la vie marine. Cependant, il se peut également que ces préoccupations aient été massées dans une certaine mesure par des militants locaux anti-énergies renouvelables préoccupés par l'impact visuel.

La société californienne LightSail Energy travaille également sur CAES. La cofondatrice et scientifique en chef, Danielle Fong, déclare que l’objectif de son entreprise est de «produire le système de stockage d’énergie le plus propre et le plus économique du monde». LightSail Energy a l'intention de le faire en captant l'excès de chaleur produit par le processus de compression qui était auparavant gaspillé. Son approche intègre un élément de stockage d'énergie et des réservoirs de stockage haute pression pour les gaz naturels et industriels. Le dispositif de stockage d'énergie est encore en développement mais l'entreprise prévoit de vendre les réservoirs de stockage à des sociétés de logistique qui distribuent et récupèrent du gaz naturel ainsi qu'à des stations de ravitaillement en gaz naturel comprimé. Des réservoirs similaires seront utilisés dans le produit de stockage d’énergie de la société lorsqu'il aura été entièrement développé et sera prêt pour la commercialisation. Les revenus générés par les réservoirs de stockage de gaz naturel aideront également à créer des bénéfices et une capacité de production pour la solution de stockage d'énergie.

LiGE développe un système de stockage d'énergie hors réseau, basé sur CAES et construit à partir de composants sur mesure. Celles-ci comprennent l’électronique du logiciel de contrôle et de rapport, les récipients sous pression composites qui sont fabriqués selon une exigence de «fatigue zéro» et sont antidéflagrants. Le système mesure également la chaleur, la pression, les vibrations, les débits, le courant, la tension et un certain nombre de mesures de sécurité. Le système de stockage est conçu pour être inviolable, en ce sens que toute tentative de le modifier arrêtera le système et le dépressurisera. La seule manière de rouvrir le conteneur contenant le système est par un technicien LiGE convoqué depuis le siège social. De même, seuls les techniciens LiGE seront en mesure de le maintenir et de le mettre en service. Le système utilise l'énergie produite principalement, mais pas exclusivement, à partir de l'énergie solaire. Cela entraîne un moteur hydraulique qui à son tour entraîne un compresseur. L'air comprimé est stocké dans des réservoirs d'air et le fonctionnement inverse entraîne un alternateur qui alimente en énergie n'importe quel établissement desservi par le système de stockage d'énergie, que ce soit une usine ou un autre bâtiment ou autre. LiGE estime l'efficacité du système à plus de 90%. En plus de servir dans un rôle hors réseau, il peut également être utilisé pour une alimentation sans coupure.

Le stockage de l'énergie, sous quelque forme que ce soit, devra jouer un rôle vital dans nos réseaux énergétiques car davantage d'énergie est produite à partir de sources renouvelables. Par exemple, on estime que le Royaume-Uni devra stocker environ 200 GWh d'électricité d'ici 2020. CAES semble de plus en plus qu'il pourrait devenir une méthode très viable et régulièrement employée pour y parvenir.


Voir la vidéo: Un conteneur pour stocker la chaleur et la transformer en électricité (Novembre 2021).