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Cette batterie au sable compense le gros défaut des énergies vertes

De plus en plus de chercheurs s’intéressent aux batteries non-chimiques pour accompagner la transition écologique.

Pour parvenir à nos objectifs écologiques, il devient indispensable de repenser la façon dont nous produisons et utilisons notre énergie. Mais cela signifie aussi qu’il faut développer de nouvelles façons de la stocker. Des chercheurs finlandais repérés par la BBC ont installé la toute première batterie d’un nouveau genre : il s’agit d’un accumulateur qui fonctionne avec du sable et de la chaleur.

À première vue, cette association pourrait paraître saugrenue, mais elle repose pourtant sur des bases solides. Très sommairement, une batterie, ce n’est ni plus ni moins qu’une réserve d’énergie potentielle, c’est-à-dire de l’énergie qui peut être restituée sous une autre forme au terme d’une conversion. L’exemple le plus explicite est sûrement celui du ressort ; il accumule de l’énergie potentielle lorsqu’on le comprime et la restitue mécaniquement lorsqu’on le relâche.

Dans un accumulateur standard, ce potentiel est chimique. L’énergie est restituée sous forme d’électricité par l’intermédiaire d’une réaction qui implique l’anode, la cathode et l’électrolyte. Mais en théorie, cette énergie potentielle n’a aucune obligation d’être chimique. Tant que l’on peut trouver un moyen de convertir une énergie en une autre de façon réversible et avec un bon rendement, alors on dispose éventuellement d’une batterie.

Des batteries alternatives au service des énergies renouvelables

Par exemple, une immense batterie qui utilise une énergie potentielle gravitationnelle vient d’ouvrir au Nant de Drance  en Suisse (voir notre article). Pour restituer l’énergie du système, les ingénieurs ouvrent des vannes qui drainent une retenue d’eau vers un réservoir en contrebas. Sous l’effet de la gravité, cette eau va aussi mettre des turbines en mouvement, ce qui correspond à la restitution de l’électricité.

© Nant de Drance

Le principal intérêt de ces systèmes, c’est qu’ils sont un parfait complément des énergies renouvelables qui ont le vent en poupe en ce moment. Ces dernières ont tendance à être par définition intermittentes ; le bilan de l’éolien reste nul tant que l’air est calme, comme celui du photovoltaïque pendant la nuit, et ainsi de suite.

Avec une technologie de ce type, il est possible de stocker cette énergie lors des pics de production, lorsqu’elle est abondante et par définition peu chère. On peut ensuite la restituer lors des périodes de creux, quand la météo est moins favorable et les prix plus élevés. Et tout ça sans avoir recours aux batteries chimiques traditionnelles.

Du sable à la place des acides

C’est aussi l’objectif poursuivi par les ingénieurs finlandais avec leur batterie. Mais ici, le concept est encore différent. Pour commencer, elle ne repose pas sur un potentiel chimique ou gravitationnel. À la place, les ingénieurs utilisent de grosses résistances pour chauffer le contenu d’un réservoir d’environ 100 tonnes de sable.

L’énergie électrique issue du photovoltaïque et autres sources d’énergie renouvelable est donc stockée sous forme de chaleur. Et contrairement à ce que pourrait suggérer l’intuition, elle peut demeurer sous cette forme pendant un long moment.

Ce sable dispose en effet d’une capacité thermique spécifique très importante. Très vulgairement, cela signifie qu’il peut stocker une grande quantité de chaleur et la conserver sur une longue durée (plusieurs mois selon les chercheurs) avec des pertes quasiment négligeables.

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De plus en plus de nouvelles technologies innovantes concurrencent désormais les batteries chimiques standard. © GMG

Un système propre, économique et déjà fonctionnel

L’autre particularité de ce système, c’est qu’il ne reconvertit pas cette chaleur en électricité au bout de la chaîne. À la place, elle est utilisée telle quelle. En période de creux, la chaleur accumulée peut être directement utilisée pour alimenter le système de chauffage municipal. Elle contribue alors à chauffer les domiciles, bureaux, les bâtiments publics… et même la piscine locale.

Pour l’instant, tout le monde se satisfait donc de ce système très respectueux de l’environnement. Et d’après les responsables du projet, toutes les conditions sont déjà réunies pour déployer cette technologie partout où les énergies renouvelables sont bien implantées. On peut même imaginer des systèmes de ce genre à l’échelle d’une maison individuelle.

Du potentiel dans l’industrie

D’ailleurs, cela ne concerne pas que les particuliers et les municipalités. L’industrie pourrait aussi très bien avoir recours à ces systèmes. Cela permettrait de favoriser l’utilisation des énergies vertes dans des branches où l’intermittence des énergies renouvelables forcerait l’exploitant à investir dans d’immenses batteries chimiques, ce qui est souvent un non-sens économique et une aberration écologique.

L’autre aspect très intéressant dans ce contexte industriel, c’est qu’une telle batterie pourrait même permettre de stocker une petite partie de la chaleur résiduelle produite par le fonctionnement normal d’une usine !

Mais pour y parvenir, il reste du pain sur la planche. La prochaine étape sera de vérifier si ce concept pourrait être viable à très grande échelle, avec plusieurs centaines voire milliers de tonnes de sable.

Les chercheurs comptent aussi explorer la faisabilité technique d’une reconversion en électricité. Pour l’instant, le rendement de cette opération reste ridiculement faible, mais les chercheurs se montrent relativement optimistes.

Il sera donc intéressant de voir jusqu’à où ils pourront pousser leur concept, et si d’autres collectivités locales se laissent tenter.

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10 commentaires
  1. J avais lu aux USA la même idée mais le sable était utilisé pour actionner une turbine par gravité et qd pic de prob le sable était remis ds les réservoirs . Faudrait un cumul des 2 si équivalence production /consommation
    Le principe du sablier

  2. Sauf que l’on bouffe tous le sable pour créer des bâtiments…
    Et j’en connais un rayon en sable!

  3. Tout bon système à part si il vient d’en dehors de notre planète nous mettra toujours en danger étant donné que tout est une resource et que tous les glands veulent faire des enfants!

  4. Totalement débile d’utiliser de l’électricité pour créer de la chaleur ! Il y a beaucoup de solutions pour la chaleur, bien plus efficaces que des résistances électriques…

  5. @william Baker
    Non, tout le sable n’est pas utilisé dans la construction, loin de là. L’utilisation du sable de mer, très abondant, est interdite dans le béton.. Pour quelqu’un qui en connait un rayon….

  6. @domi65 : ce n’est pas tout à fait correct. On ne l’utilise pas directement venant de la mer mais elle est largement utilisée. Faites une recherche “exploitation sable mer du Nord” et vous verrez que oui, on l’utilise et que tout doucement on en manque.

  7. Les fours de boulangerie maçonnés étaient remplis de sable au-dessus de la voûte. La chaleur était ainsi conservée entre les fournées quotidiennes.

  8. Il s’agit de résoudre le problème de stockage de l’électricité.
    En France, on produit beaucoup d’électricité, mais on produit ce qu’on consomme. On vend nos surplus de production pour une consommation immédiate. C’est une production en flux tendu.

    Donc, si cet accumulateur d’énergie fonctionne et est rentable, on a résolu le problème majeur de notre production électrique nucléaire.

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