En Finlande, des ingénieurs ont trouvé comment transformer un matériau commun, le sable, en solution de stockage thermique, capable de stocker la chaleur produite par les énergies renouvelables, puis de la restituer en plein hiver. Une innovation signée par l’entreprise Polar Night Energy, qui a installé la toute première « batterie au sable » au monde à Pornainen. Une petite commune située au nord d’Helsinki, qui profite désormais d’un système de chauffage propre et bon marché.
Comment fonctionne une « batterie au sable » ?
Contrairement aux batteries que l’on retrouve dans nos smartphones ou dans les voitures électriques, qui stockent l’électricité grâce aux réactions chimiques du lithium, celle de Polar Night Energy emmagasine de la chaleur. Le sable (plus précisément, de la stéatite concassée) contenu à l’intérieur du silo (voir photo ci-dessus) est porté à plus de 600 °C grâce à l’électricité issue des éoliennes et des panneaux solaires environnants, et retient ainsi l’énergie.
Comme le silo (13 mètres de haut et 15 de large) est très bien isolé du froid, il garde cette chaleur des semaines durant avant de la restituer par transfert thermique : un flux d’air circule à travers la stéatite chauffée, transporte la chaleur et l’envoie vers un échangeur qui réchauffe l’eau du réseau urbain.
Un principe très malin, puisqu’il tire parti d’une propriété physique fondamentale des matériaux granulaires : leur capacité calorifique très élevée. Bien plus denses que l’eau, ils peuvent emmagasiner beaucoup d’énergie sans subir de transformation, ce qui les rend idéaux pour lisser l’intermittence inhérente aux énergies renouvelables, en gardant la chaleur produite lors des pics de production solaire ou éolienne pour la restituer quand ces sources s’arrêtent.
La batterie installée à Pornainen contient près de 2 000 tonnes de stéatite, une roche tendre composée principalement de talc et de magnésium, que l’on retrouve un peu partout en Finlande. Elle peut supporter de très hautes températures sans se briser et rend la chaleur qu’elle accumule très lentement ; elle est donc idéale pour ce type d’installation.
Une seule recharge peut couvrir tous les besoins en chaleur de la ville pendant une semaine en hiver, et jusqu’à un mois en plein été, ce qui fait d’elle une réserve saisonnière, mobilisable lorsque les habitants en ont le plus besoin. La vidéo ci-dessous explique très simplement en moins de trois minutes le fonctionnement exact du dispositif.
Selon les estimations de l’entreprise, les émissions dues au chauffage à Pornainen devraient baisser de 70 %, ce qui éviterait de relâcher 160 tonnes de CO₂ par an dans l’atmosphère. Toutefois, ces chiffres sont encore à confirmer, la batterie n’étant en service que depuis cet été. C’est certes peu, mais si leur modèle fait réellement ses preuves, d’autres communes finlandaises pourraient l’adopter, ce qui, multiplié à l’échelle d’un pays entier, serait tout de suite plus intéressant. Les communes disposant de leur propre batterie pourront équilibrer leur propre demande en fonction de leurs besoins, bâtissant un réseau énergétique intelligent qui aidera la Finlande à s’approcher plus rapidement de la neutralité carbone qu’elle vise, à l’horizon 2035.
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