Den energilagring er å angi en reserve mengde av energi fra en kilde på et gitt sted, i en form som lett anvendelig, for senere bruk. Det er nødvendig å verdi med effektivitet av fornybar energi og ren når de er intermitterende , slik som vind og solenergi . Oppbevar det varme eller elektrisitet kan stabilisere energinett og jevne ut ujevnheter i produksjon / forbruk i forbindelse med utvikling av fornybar energi, spesielt på øya områder eller isolert.
Vi er hovedsakelig interessert her i operasjonen som består i å skape et lager fra tilgjengelig energi, og ikke direkte i forvaltningen av lagre (spesielt lagre av fossile brensler ), og heller ikke i lagring.
For energiproduksjon er lagring viktig: i virkeligheten er det som ofte og økonomisk kalles "energiproduksjon":
Lagring er konstitusjonen av en energireserve fra energistrømmer som vi ikke har umiddelbar bruk, for å ha den senere, når etterspørselen er større.
Naturen lagrer naturlig energi, for eksempel med "ny" (ikke-fossil) biomasse , jordens klimasyklus (regn, snø, etc.), tidevann osv. Enkelte naturlige lagringer finner bare sted. 'På den geologiske tidsskalaen ( dannelse av kull , olje og gass ) eller resultat av stjernefenomener ( nukleosyntese av radioaktive elementer ). I dag går bestandene av fossile brensler ut, og fornyelsen er uendelig liten på menneskets livsskala, og derfor anses disse ressursene som ikke fornybare .
I XXI th århundre, er energilagring en viktig sak for menneskelige samfunn og industri. For stater, energiuavhengighet er strategisk og økonomisk viktig. For enkeltpersoner og bedrifter må energi absolutt være tilgjengelig på forespørsel, uten uventede kutt. Enhver forsyningsforstyrrelse har høye økonomiske og sosiale kostnader, det samme gjelder helse og sikkerhet, etc. ; for eksempel kan et strømbrudd på et sykehus få katastrofale konsekvenser, og det er derfor det er utstyrt med flere nødgeneratorer og drivstofflager.
Energilagring reagerer på tre hovedmotivasjoner:
I 2015 estimerte det internasjonale byrået for fornybar energi (IRENA) at for et mål for gjennomtrengningshastighet på 45% av fornybar energi innen 2030, ville det globale energilagringsbehovet tilsvare en kapasitet på å levere 150 GW av batterier og 325 GW av pumpestasjoner .
I følge en studie publisert i august 2019av Bank of America Merrill Lynch , kunne 6% av verdens strømproduksjon lagres i batterier innen 2040. I følge BloombergNEF vil lagringskapasiteten installert på planeten øke fra mindre enn 10 GW i 2019 til mer enn 1000 GW i 2040.
En forstyrrelse i energiforsyningen kan forstyrre et lands økonomi og sette vitale funksjoner i fare: forsvar, helsesystem osv. Det er derfor viktig å ha tilstrekkelige lagre for å takle et kutt i forsyningsstrømmene, særlig i tilfelle en geopolitisk krise.
Det første oljesjokket i 1973, skapt av en samlet nedgang i oljeleveranser fra landene i organisasjonen for petroleumseksportlandene , som utløste en økning i oljeprisen, førte de 16 mest industrialiserte nasjonene (senere sammen med 12 medlemmer i tillegg) for å skape Det internasjonale energibyrået , ansvarlig for å koordinere energipolitikken deres og etablere en rasjonell ressursøkonomi. For å bli med i IEA, må et land bevise at det har oljereserver tilsvarende 90 dagers import, umiddelbart tilgjengelig for regjeringen i tilfelle at IEA bestemmer nødtiltak; det må også ha utviklet et rasjoneringsprogram som kan redusere det nasjonale oljeforbruket med 10%.
I 2011, da den første libyske borgerkrigen forårsaket et fall i produksjonen i landet, bestemte IEA seg for å trekke 60 millioner fat fra disse strategiske reservene.
Den viktigste strategiske oljereserven, USA, nådde 696 millioner fat på slutten av 2011, eller 82 dager med nettoimport.
De gassaksjer spille en viktig rolle i driften og sikkerheten til gassanlegget i Frankrike, de 13 underjordiske lagringsfasiliteter på til sammen 144 TWh lagringskapasitet, eller 30% av netto gassimport i 2012.
EUs politikk med hensyn til å sikre energiforsyning er beskrevet i grønnboken fra 2006 med tittelen "En europeisk strategi for sikker, konkurransedyktig og bærekraftig energi", der det særlig anbefales "et nytt lovforslag om gasslagre som vil gi EU virkemidlene for å reagere i henhold til solidaritetsprinsippet mellom medlemsstatene i en nødsituasjon ”. Denne nye forskriften, vedtatt i 2010, krever at hver medlemsstat utpeker en kompetent myndighet som er ansvarlig for å etablere beredskapsplaner og risikovurderinger, og for å kreve at gasselskapene treffer de nødvendige tiltak for å garantere forsyningssikkerhet, uten å sette spesifikke lagringsmål. Fremfor alt fremmer det tiltak for å diversifisere forsyningen (gassrørledninger som går forbi Russland fra sør, LNG-porter ) og for å forbedre utvekslingskapasiteten, spesielt toveis gassrørledninger.
I kjernekraft representerer uranet i oppstrømsdelen av kjernebrenselsyklusen (omdanning til uranheksafluorid , berikelse , produksjon av forsamlinger , drivstoff i reaktoren) flere års forbruk, noe som garanterer høy motstand mot forsyningsforstyrrelser.
En av de grunnleggende reglene for sikkerheten til kjernekraftverk er redundansen til nødanordninger: hvert anlegg må ha flere kilder til elektrisk kraft, for eksempel dieselgrupper med drivstofflager, for å kunne ta over fra strømnettet for å holde avkjølingen. kretspumper i drift.
Tilpasningen av strømproduksjonen til etterspørselen gjøres hovedsakelig ved bruk av produksjonsmidler som kan moduleres etter eget ønske, særlig gasskraftverk; av slette kontrakter inngått med forbrukeren i stand til å stoppe hele eller en del av deres forbruk i perioder med høy etterspørsel også bidra, fortsatt marginal, denne justeringen. Det er planlagt å gå lenger i å kontrollere energibehovet ved hjelp av smarte nett .
Lagringsmidler brukes også, slik som lagre av kull eller gass på stedet for kraftverk. De viktigste måtene å lagre strøm på er:
Vannkraftverk utstyrt med magasiner representert i Frankrike, i 2012, 70% av kraften i vannkraftparken, men bare 48% av produksjonen; de resterende 52% ( "elveløp" -anleggene ) kan ikke moduleres, og er sammen med vindturbiner og solenergi en del av fornybar energi med såkalt "dødelig" produksjon i den forstand at den ikke kan kontrolleres eller moduleres.
Blant anleggene som er utstyrt med reservoarer, har pumpelagringsanlegg , hvorav de seks viktigste i Frankrike til sammen 4 173 MW i 2012, en avgjørende rolle i justeringen av etterspørsel etter behov ved å bruke produksjonsoverskudd utenfor høydepunktet for å pumpe vann fra deres nedre del. tank til den øvre tanken, og skaper en reserve med potensiell energi som deretter kan brukes til å dekke en del av topptimebehovet.
Den gass aksjer spille en viktig rolle ved funksjoneringen av gass-systemet: de tillater å tilpasse tilførselen av gass-strømmen til endringer i etterspørsel, særlig dets sesongvariasjoner. I Frankrike administrerer for eksempel Storengy , et datterselskap av Engie , og Teréga , et tidligere datterselskap av Total , henholdsvis tretten nettsteder (114 TWh lagringskapasitet) og to nettsteder (30 TWh ), dvs. totalt 30% av nettoimporten av gass i 2012; tolv steder er i akvifer, tre i salt hulrom; under det kalde snapsbildet som ble observert i begynnelsen av månedenfebruar 2012lagret opp til 60% av den nasjonale forsyningen.
Uregelmessigheten i produksjonen fra elvekraftverk har lenge blitt kompensert for ved bruk av fleksible produksjonsmidler så vel som lagrene av vannkraftverk .
Økningen av to nye kategorier fornybar energi med dødelig produksjon (verken fleksibel eller kontrollerbar): vind og sol, har gitt en ny dimensjon til behovet for lagring av elektrisitet.
Den Danmark var i stand til å øke sin vindkraft registrering prosentandel på 33% av dens strøm i 2013 gjennom forbindelsen av sitt nettverk av flere undervannskabel med de i Sverige og Norge, som i den del av den skandinaviske energimarkedet Nordpool, tillate det å selge vindoverskudd i vindperioder til disse to landene som deretter reduserer strømproduksjonen og lagrer vann i demningene, som de bruker til å selge vannkraft i Danmark i en periode med lite vind; Danmarks mål er å øke andelen vindkraft til 50% innen 2020, metoder for å kontrollere energibehovet og bruk av smarte strømnett blir studert for å modulere for eksempel ladingen av batterier i elektriske kjøretøyer og driften av varmepumper. ifølge vindgenerasjonen.
Men andre land, som Tyskland eller Storbritannia , er ikke heldige nok til å ha betydelig vannkraft; de var absolutt utstyrt med pumpeanlegg (6 352 MW i Tyskland og minst 2 2828 MW i Storbritannia), men de siste, Goldisthal i Tyskland og Dinorwig i Storbritannia, dateres fra 2003 og 1984; pågående prosjekter blir hemmet av lokal opposisjon.
Ministrene som er ansvarlige for energi fra de tre alpelandene: Tyskland, Østerrike og Sveits, møter den 5. mai 2012, erklærte at utviklingen av fornybar energi for produksjon av elektrisitet i fremtiden ikke kunne gjøres uten en tilsvarende styrking av transport- og lagringskapasiteten, og at den eneste store lagringsteknikken som for øyeblikket er tilgjengelig, er pumpekraftverk . De lovet å koordinere arbeidet med å fremme denne teknikken. Fagforeningene i elsektoren i de tre landene har i fellesskap lansert et initiativ for å fremme pumpelagring, og oppfordrer myndighetene til regulerings- og skattetiltak. Europas pumpekapasitet i 2012 utgjorde 45 GW (170 kraftverk), hvorav 75% i åtte land, ledet av Tyskland, Frankrike, Spania, Italia, Sveits og Østerrike; innen 2020 er planlagt rundt seksti prosjekter for 27 GW , spesielt i Spania og i de tre Alpelandene som planlegger å legge til sine nåværende 12,5 GW (6,5 GW i Tyskland, 4,3 GW i Østerrike og 1, 7 GW i Sveits) 11 GW ekstra innen 2020 (4 GW i Tyskland, 3,5 GW i Østerrike og 3,5 GW i Sveits).
Mange svært forskjellige prosjekter blir studert, spesielt for lagring av hydrogen , eller bruk av elektriske bilbatterier for å lagre overskytende vind- eller solenergi ved å modulere ladingen ved hjelp av smarte strømnett , i slekt med ideene til den tredje industrielle revolusjonen. lansert av Jeremy Rifkin . I Frankrike har Ringo-prosjektet for lagring på NMC litiumionbatterier (nikkel, mangan, kobolt) med høy energitetthet, initiert av RTE i 2019, som mål å eksperimentere med utjevning av sporadiske overskudd i vind- og solproduksjon.
Jean-Marc Jancovici påpeker at på verdensbasis er strømproduksjonen 23.000 TWh / år , mens alle de kjente litiumreservene, ifølge Fabien Perdu, en forsker som spesialiserer seg i utgaven av batterier ved CEA, vil tillate å oppnå rundt 250 TWh lagring (bare en gang); som bare representerer fem dager med globalt forbruk. Disse verdiene er ikke tilstrekkelige for at det skal være mulig å se for seg lagring på batterier over sesongene: det vil være nødvendig å kunne akkumulere minst en måneds forbruk for å garantere forsyning gjennom hele året.
Andre tilnærminger er å regulere høydreneringsenheter (for eksempel elektrisk oppvarming, varmt vann og kjølesystem) for å matche den forventede produksjonen og forbruket, og unngå uregelmessigheter som topper om kvelden om vinteren (se slett forbruk elektrisk ); en del av forbruket kan imidlertid ikke flyttes (heiser, belysning, matlaging, TV, datamaskiner uten omformere eller batterier osv. ), og reisetiden er begrenset til noen få timer: det er ikke mulig å slå av varmen i flere dager uten vind eller sol.
Lagringen av elektrisitet hjemme, takket være et batteri installert i kjelleren eller i garasjen, utvikler seg med produksjon av elektrisitet hjemme, ofte takket være solcelleanlegg festet på takene. I Europa, ifølge Wood Mackenzie, vil lagring av boligstrøm femdobles de neste fem årene (2019) og nå 6,6 GWh i 2024. Markedet er konsentrert i Tyskland, hvor regjeringen har oppmuntret til utvikling av solenergi fra 2013. Offentlige myndigheter har dekket opptil 30% av installasjonskostnadene de første årene. Denne andelen falt til 10% i 2018 og til null siden1 st januar 2019. Men fremdriften var tilstrekkelig for å kunne utstyres 125 000 hjem, spesielt da prisen på paneler og batterier falt samtidig. I følge Wood Mackenzie kan markedet for boliglagring nå vokse uten subsidier i Tyskland, Italia og Spania, ettersom prisen på strøm produsert hjemme nærmer seg det som markedsføres av leverandører; i Frankrike er insentivet lavere, strømmen som selges av EDF og konkurrentene er blant de billigste på kontinentet.
Assosiert med fornybar energi, vil lagring til en økonomisk attraktiv pris gjøre det mulig å akselerere energiovergangen og den generelle bruken av fornybare energier. Mens kostnaden for solenergi allerede har falt kraftig, vil fortsettelsen av denne trenden forbundet med et betydelig fall i kostnadene for batterier eller andre moduser for energilagring tillate innføringen av det Hermann Scheer kaller den "fjerde industrielle revolusjonen" . Faktisk, ifølge en rapport fra Deutsche Bank publisert imars 2015, kan lagringskostnadene deles med syv mellom 2015 og 2020, fra 14 til 2 c € / kWh . Den felles reduksjonen i kostnadene for solceller og lagring ville nå 30% av solcelleneergien i 2050, ifølge en annen rapport fra Deutsche Bank ofjanuar 2015, åpne for nye perspektiver av generell interesse når det gjelder energisikkerhet og energi og økologisk overgang. En lagringskostnad på 2 øre / kWh i 2020 og 4,1 øre / kWh for solcelleanlegg i 2025 vil redusere kostnadene for solcelleanlegg til € 61 / MWh , noe som gjør den billig sammenlignet med de totale kostnadene for andre energikilder. Kostnaden for solceller kan, ifølge en rapport fra Fraunhofer Institute , synke til 4–6 c € / kWh i 2025 og til 2-4 c € / kWh i 2050.
Dette fallet i batteriprisen vil også tillate fremveksten av et massemarked for elektriske kjøretøyer i 2020, noe som vil redusere avhengigheten av olje og på mellomlang sikt eliminere den, samtidig som karbonutslippene reduseres. Klimagasser og forurensning.
Med unntak av naturlige måter å lagre omgivelsesenergi, som sollys i biomasse, vind eller regn, er reversibel energilagring assosiert med den omvendte operasjonen som består i å gjenvinne den lagrede energien (avlagring av energi). 'Energi). Disse to lagrings- / gjenopprettingsoperasjonene utgjør en lagringssyklus. På slutten av en syklus går lagringssystemet tilbake til sin opprinnelige tilstand (ideelt sett "tom"); lagringen ble deretter regenerert.
Den energieffektiviteten av en syklus svarer til forholdet mellom energimengden som utvinnes i løpet av den energimengde som vi først søkt å lagre. Dette forholdet er generelt mindre enn ett, bortsett fra naturlige måter å lagre omgivelsesenergi der det kan betraktes som uendelig (deling med null), siden ingen gir energien som skal lagres, noe som faktisk er gratis.
Den energieffektiviteten av en energilagringssyklus, avhenger sterkt av beskaffenheten av lagrings og de fysiske systemer anvendes for å sikre lagrings og opphentingsoperasjoner.
I alle tilfeller induserer hver av de to lagrings- og gjenvinningsoperasjonene alltid tap av energi eller materiale: en del av den opprinnelige energien er ikke fullstendig lagret og en del av den lagrede energien er ikke helt gjenvunnet. Men for naturlig omgivelsesenergi påvirker disse tapene hovedsakelig den økonomiske amortiseringen av investeringene som kan være nødvendige: sollys kommer selv om mennesker ikke fanger det.
I liten skala består energilagring for bruk i elektrisk form hovedsakelig av elektrokjemisk ( celler og batterier ) og elektrisk lagring ( kondensatorer og “ superkondensatorer ”). Det gjør det mulig å bygge opp små reserver, men veldig viktig fra et praktisk synspunkt. Således, i tillegg til de vanlige mobile applikasjoner ( litium batterier , bilbatterier , etc. ), vil denne sektoren øke lagring av intermitterende strøm (spesielt sol og vind). I boligbruk ville det gjøre det mulig å lagre og selvforbruke strømproduksjonen til et hus utstyrt med solcelleanlegg , ved å knytte det til et "intelligent" strømnett (en del av Jeremy Rifkins tredje industrielle revolusjon ).
Lagring i form av kjemisk energi er mye brukt, for eksempel i batterier , men representerer ikke den viktigste lagringsmetoden, i volum (uttrykt i megawatt-timer , eller MWh) . Massekjemisk lagring er også mulig i nærheten av industrielle aktiviteter, noe som har fordelen av å bedre regulere menneskeskapte karbonutslipp . For eksempel konvertering av CO 2fra sement eller fyrte kraftverk i metansyntetisk , ved hjelp av katalysatorer , tillater det å bli bundet . Vi snakker om ” metanering ” når gass således produseres fra elektrisitet og ikke fra gjæring (ved metanogen metabolisme ). Areva forsker på dette emnet med en EIG som samler Eurodia, Air Liquide og Engie , med ideen om å bruke atomkraft .
Biomasse fra solenergiProduksjonen av energirike molekyler fra solenergi ( fotosyntese ) og lett brukbar er livsgrunnlaget. Mennesket gjenvinner denne energien lagret naturlig i forskjellige former, alle brennbare:
Ettersom forbrenning fortsatt er den vanligste energiprosessen, er drivstofflagring den mest utviklede . De fleste stater har strategiske olje- og / eller kullreserver . Disse fossile brenslene suppleres med treenergi , som lagres om vinteren, og drivstoff .
Produksjon og lagring av energi i form av biomasse krever flere måneder og har lav energieffektivitet : fotosyntese gjenvinner bare omtrent 1% av tilgjengelig solenergi og involverer dessuten energikostnader for ikke-ubetydelig utnyttelse (dyrking, transport, transformasjon og forbrenning av planter).
Bruk av petroleumderivater og biomasse som drivstoff utnytter ikke de interessante egenskapene til molekyler produsert av levende vesener. For fornybar biomasse er det problemet med konkurranse med matproduksjon.
Når det gjelder lagre av kull, olje eller petroleumsgass, strakte konstitusjonen deres millioner av år, fra solenergi, og enda mindre effektivt enn fornybar biomasse. Det foregår ikke lenger. Det er derfor en ikke-fornybar aksje.
Av alle disse grunnene er biomasse en lagringsmetode som ennå ikke har nådd full modenhet.
Elektrokjemisk potensial og elektrisitetDen strøm er en sekundær energi, og en energibærer , som resulterer fra omforming av primærenergi . Når den er produsert, blir den fortært eller tapt. Den kan ikke lagres direkte (unntatt i en kondensator ) og må derfor konverteres til en annen form for energi som skal lagres.
Massiv lagring av elektrisitet med gigantiske elektrokjemiske akkumulatorer har aldri blitt forsøkt. Disse akkumulatorene ville være tunge, dyre og ha en begrenset levetid. De vil også utgjøre forurensningsproblemer ( syrer og tungmetaller ) på slutten av deres levetid og fare for brann eller til og med eksplosjon utenfor deres normale bruksforhold.
På den annen side er mange systemer koplet fra de elektriske fordelings- nettverket bruk akkumulator batterier eller primære celler . Dette er ofte små enheter ( husholdningsapparater , elektronikk eller innebygd elektronikk). De litiumbatterier er vanlig i bærbare elektroniske søknader, mer enn 95% for telefoner , den bærbare , de videokameraer og kameraer , med 1,15 milliarder litiumbatterier som plasseres på markedet i 2003.
Siden 2010-årene har disse applikasjonene opplevd en økende interesse for elektriske kjøretøyer . De sykler og elektriske biler og hybrider ved hjelp av mer og mer av litiumbatterier (Lipo og som primært er LMP).
De kondensatorer gjennomsnitt og stor kapasitet, typer kjemiske kondensator eller supercapacitor , er en annen måte for å forbedre de elektrokjemiske par for å lagre energi, meget vanlig i apparater og maskin elektrisk med eller uten elektronisk bord.
Litium-jern-fosfat (LFP) batterier i nanopartikler. Dette er prosjektet til datterselskapet Aquitaine Energy Factories, Hydro-Quebec , opprettet i Lacq med Aquitaine- regionen . Disse materialene er rikelig og rimelige. Disse batteriene lagrer energi ti ganger bedre enn “litium-ion”; støtter 30.000 ladesykluser, sammenlignet med 1000 for litiumionbatterier. Levetiden deres ville være ti år, mot tre år for litiumionbatterier. De ville tillate 500 km autonomi for en elbil innen fem år . Målet er å produsere fem millioner battericeller per måned, som vil dele prisen på tre eller fem; produksjonen skal starte i 2017. Totalt bør 545 millioner euro investeres over seks år. Den atomenergi og Alternative Energies kommisjonen og Arkema gruppen deltar i prosjektet.
Teknologisk utvikling forholder seg til materialene til selve batteriene, for eksempel med bruk av nanoteknologi . For eksempel forbereder NaWa Technologies seg i 2017 for å industrialisere produksjonen av karbonbatterier; selskapet kunngjør ladetider 1000 ganger kortere enn for et vanlig batteri, med en million ladesykluser. Nanomakers, en oppstart fra CEA , søker å forbedre tettheten til anoder ved å bruke et nanopulver av silisiumkarbid i stedet for grafitt for å gjøre litiumionbatterier omtrent "ti ganger mer effektive" og forventer resultater innen utgangen av 2017.
Energilagring har en tendens til å øke kapasitet og reaktivitet (reaksjonstid av størrelsesorden millisekund kunngjort). For eksempel har Akuo Energy bestilt et 4 MWh raskt batteri i Mauritius .
Det er en debatt om interessen for å gjøre strømlagring til en konkurransedyktig aktivitet (en trend oppmuntret av liberaliseringen av energimarkedet), eller ikke-konkurransedyktig (for å lindre markedssvikt, spesielt i sammenheng med "nettbelastning, isolerte systemer , markedsmakt ” ).
GassDen tilgjengelige energien kan brukes til å syntetisere brennbare gasser, fra molekyler som er mindre energirike (eller mindre praktiske å bruke). Den metan eller hydrogen , eller til og med et mellomprodukt, så som ammoniakk , er påtenkt.
MetanMed tanke på en overgang til fornybar energi, forskere fra det østerrikske selskapet Solar Fuel Technology ( Salzburg ), i samarbeid med Fraunhofer Institute for Wind Energy Research i Leipzig (IWES), forskningssenteret for solenergi og hydrogen i Stuttgart (ZSW ) og University of Linz har utviklet en løsning for lagring av energi i form av metan . Den overskytende elektriske energien fra vind eller solceller opprinnelse brukes til å bryte ned vann til hydrogen og oksygen ( elektrolyse av vann ), deretter blir hydrogenet kombinert med karbondioksid ved metanering ( Sabatier-reaksjon ).
En av de viktigste fordelene med denne prosessen er å bruke eksisterende infrastruktur (reservoarer og gassrør), hvis lagringskapasitet vil være tilstrekkelig til å dekke Tysklands metanbehov i flere måneder, for eksempel i perioder der sol og vind ikke kan dekke energibehovet. .
Et fransk industrikonsortium ledet av gasselskapet GRTgaz , et datterselskap av Engie - gruppen, lanserte offisieltdesember 2015en demonstrant kalt “Jupiter 1000”, lokalisert i Fos-sur-Mer (Bouches-du-Rhône). Det handler om å lagre strøm i form av naturgass. Denne prosessen med å konvertere elektrisitet til gass (på engelsk kraft til gass ) består av å bruke elektrisitet til elektrolyse av vann og skaffe hydrogen, som deretter vil bli kombinert med CO 2., som skal transformeres til syntetisk metan av en metaneringsenhet designet som en del av et teknologisk partnerskap mellom den franske atomenergi- og alternative energikommisjonen og Atmostat . Dette syntetiske metanet vil bli injisert i gassdistribusjonsnettet. Demonstranten, hvis igangkjøring var planlagt til midten av 2018 i slutten av 2015, vil ha en elektrisk kraft på 1 MW for en investering på 30 millioner euro.
HydrogenDen hydrogen som et brensel er blitt foreslått som en løsning på energiproblemer. Den kan også brukes som drivstoff eller til produksjon av elektrisitet av en brenselcelle eller produseres ved elektrolyse av vann for å "lagre" intermitterende energier (vind, sol) i isolerte områder av nettverket.
Energilagring kan realiseres i flere former, som har lav omdannelse effektivitet .
HydrogengassDenne lagringsmetoden er den enkleste teknologisk, men den har ulemper. De fleste materialene er faktisk porøse med hensyn til hydrogen (fenomenet intra-atom diffusjon på grunn av den svært lille størrelsen på hydrogenkjernen, den passerer gjennom krystallmasker av metaller og kondensert materiale. Generelt), noe som genererer tap under langvarig tidsoppbevaring. I tillegg krever denne lagringsmetoden en stor masse og volum lagring, og svært kostbar kompresjon når det gjelder energi. Imidlertid har lagring på 350 bar og 700 bar med komposittmaterialer gjort det mulig å levere eksperimentelle biler i Europa siden 2000, spesielt bussene til de europeiske prosjektene Ectos, CUTE, Hyfleet Cute og snart CHIC.
BrenselcelleFire bilprodusenter planlegger en serielansering av drivstoffcellebiler i 2015: Mercedes-Benz, Honda, General Motors og Hyundai. Mercedes " fuel cell " klasse B har blitt ansatt i Oslo sidenjanuar 2011. 22 hydrogenstasjoner som ble opprettet i 2010, og totalt 212 distribuerer hydrogen på 350 og / eller 700 barer og / eller i flytende form.
Flytende hydrogenVæskeformingen av hydrogen (rundt -252 ° C ) gjør det mulig å delvis løse problemet med volumet av gasslagring (selv om tettheten av flytende hydrogen bare er 70 g / l ), men det krever at hydrogenet avkjøles. den ved veldig lav temperatur: denne lagringen er komplisert, bruker mye energi og muligens farlig. Den er vanligvis reservert for plassbruk, men den brukes også til biler med flytende hydrogen, for eksempel en versjon (ikke tilgjengelig for salg) av BMW 7-serien .
Et lovende alternativ er å innføre (i en slags diffusivt lagring ) hydrogen i det offentlige naturgassnettet, som uten problemer kan motta opptil 5%. Denne løsningen vil bli testet i 2013 (360 m 3 H2 injisert i timen) av E.ON- gruppen i Nord-Øst-Tyskland (på Falkenhagen via en pilotinstallasjon). Ved å øke andelen fra 5 til 15%, noe som virker teknisk gjennomførbart, kunne "all den nåværende produksjonen (2011) av elektrisitet fra fornybare kilder lagres i det tyske gassnettet" .
“Grhyd” -prosjektet, lansert i 2014 av Engie og ti partnere, var koblet til gassnettet i bysamfunnet Dunkirk og injiserte 12. juni 2018de første hydrogenmolekylene produsert av en " kraft til gass " -installasjon som bruker elektrisitet fra en vindkilde til å elektrolysere vann; hydrogenet lagres i fast form ( hydrider ) ved McPhy- prosessen , deretter injiseres det i nettverket med en hastighet som kan variere opptil 20%, som unntak fra franske regler som begrenser det til 6%.
Lagring i form av mekanisk energi består i å transformere overflødig energi i form av potensiell eller kinetisk energi .
Potensiell energiEnergi lagres i form av en væske (vann eller trykkluft ) eller faste masser.
HydrauliskDe dammene er vannreserver, faller i ledningene, aktivisere turbiner , omdannelse av deres potensielle energien til mekanisk energi som tilføres generatoren av elektrisitet .
Optimalisering av systemet består i å gjenbruke vannet som er lagret i et reservoar nedstrøms eller fra en elv ved foten av vannkraftverket. Oppstrømningen av vann ved pumpet lagring i damvann eller andre forhøyede magasiner gjør det mulig å lagre energi når det er overproduksjon av elektrisitet. Denne teknikken, som allerede er mye brukt for regulering og balansering av elektriske nettverk , implementeres ved hjelp av pumpet energioverføringsstasjoner, eller STEP. Den daglige belastningskurven , det vil si behovet for elektrisitet, kan således "glattes" ut: vann pumpes og returneres til demningene i høyden når etterspørselen i nettet er lav (spesielt i topptider , netter og helger ) , ved hjelp av overskuddsproduksjon av ikke-justerbare kraftkilder ( Hydro over vann , sol , vind ...) eller billig ( kjernefysisk ); under forbrukstopper , kommer dette vannet ned igjen under trykk og produserer strøm igjen.
Denne reversible elektromekaniske enheten , som produserer elektrisitet i turbiner og bruker den til å pumpe opp vann, har en ganske god energieffektivitet , i størrelsesorden 75-80% for en pumpeturbinsyklus og ved anleggsterminaler, med tanke på pumpene / turbiner som bruker mesteparten av energiforbruket, trykkfall i røret, tap av motorer / generatorer (hvis effektivitet er rundt 98%) og transformatorer. På den annen side er relativt få steder egnet for slike installasjoner, lagringstanken må være betydelig og nivåforskjellen mellom nedre og øvre demning / vannreserver viktig.
Det kraftigste anlegget av denne typen , det i Bath County i USA, har 3003 MW , og det kraftigste i Europa, det fra Grand'Maison , 1800 MW . Det er også 14 kraftverk på over 1000 MW under bygging; 20 europeiske kraftverk med mindre kraft nevnes også, hvorav 12 overstiger 500 MW .
Brukte også en variant av denne enheten i tidevannskraftstasjonen i Rance i Frankrike: høyvann, vannet lagres ikke passivt, men pumpes i lavtider for å øke reserven, så frigjøres det fordelaktig lavvann. Vannet således steg noen få meter, men falt i ti flere meter .
En annen variant består i å installere et kraftverk ved sjøen (marine WWTP), ved foten av en klippe. På denne klippen er det et reservoar der sjøvann pumpes i perioder med sterk vind eller lav etterspørsel, vann som vil bli turbinert i perioder med lav vind eller høy etterspørsel. Et slikt anlegg er i drift på den japanske øya Okinawa , som kan gi 30 MW på et fall på 150 m, og mange prosjekter blir evaluert, for eksempel i Frankrike for de utenlandske avdelingene (i Guadeloupe, i et 50 MW- prosjekt for 50 m av hodet, og på Réunion), ved Kanalkysten og i Bretagne. Et detaljert prosjekt ble utført av INP - ENSEEIHT , en offentlig ingeniørskole, som konkluderer med teknisk gjennomførbarhet, redusert miljøpåvirkning, men mangel på lønnsomhet under nåværende forhold, en konklusjon som kan endres med økende kostnader for begrensninger pga. integrering av vindmølleproduksjon i nettverket.
Til slutt, i fravær av klipper, ble kunstige atoller betraktet, omgitt av 50 m høye diker , og det nærliggende havet utgjorde deretter det andre reservoaret.
Solide masserDet er mulig å lagre den potensielle gravitasjonsenergien i form av faste masser hvis posisjon kan variere i henhold til en høydegradient. Dette prinsippet er for eksempel implementert i klokker som " Comtoise Clock ", med masser som er avviklet. Høydeforskjeller kan utnyttes for eksempel langs ulendt terreng som klipper, i nedlagte gruvesjakter eller til sjøs ved å utnytte høydeforskjellen mellom overflaten og havbunnen.
En vinsj kan deretter brukes til å heve eller senke massene en etter en. Denne vinsjen er koblet til en roterende elektrisk maskin som fungerer i motormodus for å heve massene (lagring, strømforbruk) eller i generatormodus ved å senke massene (avlagring, strømproduksjon).
Flytende lekterSelskapet Sink Float Solutions tilbyr et maritimt utstyr som gjør det mulig å opprettholde massene på overflaten når de er i høy posisjon og dermed utnytte høydeforskjeller på flere tusen meter mens man multipliserer antall masser og dermed reduserer investeringskostnadene. en lagringsenhet. Et teknisk dokument publisert på nettstedet kunngjør at det dermed er mulig uten teknologiske barrierer å lagre elektrisk energi for en investering på mindre enn $ 25 / kWh med en samlet energieffektivitet større enn 80% og dermed redusere lagringskostnadene betydelig sammenlignet med en pumpestasjon . I tilfelle av denne enheten inkluderer massene et hulrom fylt med luft, hvis volum kan fylles med vann når disse massene synker ned, og det tilsvarende trykket vil komprimere luften de inneholder.
Imidlertid vil dette systemet kreve dybder større enn tusen meter, noe som i visse tilfeller vil føre til å måtte installere disse systemene langt fra kysten.
Tyngdekraften godtGravity Power-selskapet har sett for seg å installere masser satt inn i en brønn i størrelsesorden 500 m dyp. Systemet for energigjenvinning ville være hydraulisk. Et tungt vektet stempel legger press på brønnvannet under produksjon; vannet som slippes ut gjør det mulig å aktivere en elektrisitetsgenerator i en hydraulisk krets. For lagring reverseres det hydrauliske trykket og får stempelet til å stige.
Tog som går opp en rampeDen kaliforniske oppstarten ARES ( Advanced Rail Energy Storage ) foreslår å lagre potensiell energi i et togsystem som klatrer en rampe på rundt 7% over ti kilometer. Innvirkningen på landskapet vil være ganske lav og antall tilgjengelige nettsteder ganske høyt. Fordelen over brønner eller flytende lektere er dens modulære natur, antall vogner og derfor er massene som brukes til lagring tilpassbare, samt den enkle å forlenge arbeidsavstanden over ti kilometer uten å måtte grave en dyp brønn eller ta en lekter langt offshore. Dette vil kompensere for ulempene ved den lave skråningen. Et syv sekunders intervall mellom produksjon og lagring vil gi viktige tjenester for nettverksadministrasjon. Et slikt prosjekt kunne se dagens lys i Nevada i 2017.
MikrogravitasjonssystemerEn LED-lampe assosiert med en masse som løftes hvert tyvende minutt, og som når den går ned vil gi nok til å drive LED-en, er blitt foreslått av GravityLight- samarbeidsprosjektet . Dette systemet er mulig med det svært lave forbruket av LED-belysning. Billig, pålitelig og holdbar fordi den ikke har batterier, vil det tillate mennesker som bor i fattige land å ha lys uten å måtte bruke forurensende drivstoff som er ansvarlig for brann og forbrenning. Du trenger bare å henge et dusin kilos pose i en høyde på ca. 1,80 m . GravityLight- systemet er testet i 26 land og forventes å bli produsert i Kenya.
VæskekompresjonKomprimering av luften innebærer å styre oppvarmingen i kompresjon og avkjøling i ekspansjon, men kombinert med en varmepumpe kan prosessen være en kilde til henholdsvis varme og kulde. I følge Airthium kom lagring på flaske til 200 € / kWh i 2015 . Den geologiske lagringen av trykkluft (i gamle saltbrudd, for bygninger eller bedrifter) vil redusere denne kostnaden til € 50 / kWh kapasitet, ifølge et prosjekt som kunne se dagens lys i 2017.
TrykkluftDen komprimerte luft kan brukes til å produsere mekanisk arbeid. Når det er stor etterspørsel etter elektrisitet, brukes luften som tidligere er komprimert og lagret for å sette i gang en turbin som takket være en generator produserer elektrisitet. En av fordelene med løsningen er å generere bare noen få risikoer (ingen eller få giftige produkter, sjeldne metaller osv. ) Og å ikke ha noen geografiske begrensninger (desentralisert løsning) eller skala, siden en kilde til strøm er tilgjengelig.
Ulike løsninger blir testet eller utforsket for å lagre intermitterende energi fra fornybare kilder :
Selskapet Highview Power (in) starterjuni 2020bygging av en strømlagringsenhet i form av flytende luft med en kapasitet på 250 MWh ved Trafford Park nær Manchester (Storbritannia). Kostnaden er estimert til £ 85m og igangkjøringen planlagt til 2022.
Flytende nitrogenFlytende nitrogen med isotermisk kompresjon: En demonstrator er bygget for å lagre energi i form av flytende nitrogen av Nergitec France. Dette har en høyere energitetthet enn trykkluft til lavere lagringskostnader. Faktisk krever trykkluft store mengder karbonfibre, slik at tankene tåler trykket mens flytende nitrogen kan lagres ved et trykk nær atmosfæretrykket.
Nitrogen produseres fra luft ved bruk av kull hvis porestørrelse er lik størrelsen på oksygenmolekylet; luften passerer gjennom kullet som fanger oksygen, nitrogen kommer ut; når kullet er mettet med oksygen, renser et slag trykkluft kullet for å starte syklusen på ubestemt tid. Det er sant at produksjonen av nitrogen fra luften bruker litt energi, men det tillater lagring av fornybar energi. Faktisk, om våren og sommeren, i Europa, overgår solenergiproduksjonen etterspørselen. Flytende nitrogen gjør det mulig å lagre store mengder energi til lavere energi- og økonomiske kostnader enn for andre lagringsmetoder .
SvinghjulDet er et praktisk talt obligatorisk element i alle motorer , i form av et svinghjul , å regulere bevegelse på veldig korte tidsskalaer, mindre enn et sekund. Den kan brukes til kortvarig lagring. Noen evalueringer gir ganske lave mengder energi lagret: for en 1-tonns bil lansert i 150 km / t vil dette representere 860 kJ , eller mindre enn 0,25 kWh , slik det ble brukt i formel 1 for å få punktlig og øyeblikkelig kraft. En kommersiell prototype ble også designet for bilen, noe som gir en besparelse på 25% drivstoff.
Energien lagres i form av kinetisk energi ved rotasjon av en eller flere tunge skiver, eventuelt samlet i et motroterende system for å begrense de gyroskopiske effektene .
For å akkumulere energi akselereres skiven (av en motor eller en flyt av væske eller gass). For å gjenopprette den akkumulerte energien, bremser vi platen som bremser og frigjør energien. I praksis, når det gjelder lagring av elektrisk energi, kan generatoren være motoren (den samme elektriske enheten kan fungere som motoren eller bremsen / generatoren).
Den friksjon må være minimalt for å unngå tap. Dette er mulig ved å plassere svinghjulet i vakuum og på magnetiske levitasjonslagre , systemer som gjør metoden dyr. Høyere svinghjulshastigheter gir større lagringskapasitet, men krever materialer som er sterke nok til å motstå sprekker og unngå de eksplosive effektene av et systemfeil, der rotasjonskinetisk energi ville bli konvertert til translasjonell kinetisk energi (med andre ord, platen ville bli til et prosjektil ...).
I praksis er denne typen lagring veldig ofte brukt, men det er hovedsakelig begrenset til svinghjul i motorer og energiproduksjonsutstyr; de driver en veldig kortsiktig utjevning for å regulere tilførselen av energi. Dette er spesielt tilfelle med alle varmemotorer, særlig turbo diesel -motorer som rykk er betydelige, spesielt ved lav hastighet.
For flere tiår siden opererte bybusser ( trolleybusser ) med et svinghjul plassert flatt under gulvet, for eksempel Gyrobus som sirkulerte på 1960-tallet i flere belgiske byer. Dette systemet gjorde det mulig å reise flere kilometer uten forurensning og i stillhet før en "ladning", som ble utført på få minutter under stopp, på stasjoner utstyrt for dette formålet. På den tiden ble relanseringen av den eneste store skiven gjort av et pneumatisk system eller av en elektrisk motor plassert i kjørebanen. Den tekniske kompleksiteten til denne løsningen (størrelsen, vekten på utstyret, slitasjeproblemer på rattlagrene, kompleksiteten i bruken og den gyroskopiske effekten som hadde en tendens til å balansere kjøretøyene) assosiert med en lav renteøkonomi stoppet bruken i tidlig på 1960-tallet.
Teknisk utvikling oppdaterer dette systemet. Bruken av to lettere motroterende plater, som roterer med veldig høy hastighet takket være nye, mer motstandsdyktige materialer, og lansert av en integrert elektrisk motor / generator, tillater en markant forbedring i forholdet tom vekt / nyttelast. Dette tillater også bruk som retarder i skrånende byer, hvor vekten er enda mer straffende.
Flere produsenter jobber dermed med å bruke svinghjulet på offentlig transport, spesielt Alstom for trikkene, som har eksperimentert med denne teknikken på Rotterdam- nettverket siden 2005 .
Søknader i jernbanesektoren er også prøvd. Svinghjul har også blitt brukt siden 2009 på Formel 1-biler ( SREC- systemet ) og på visse sportsbiler for å gjenopprette kinetisk energi under bremsing ( regenerativ bremsing ).
Den energieffektivisering av dette systemet, noen ganger kalt en "mekanisk batteri", er større enn det som er tillatt ved bruk av kjemiske akkumulatorer.
Denne teknologien brukes også i strømforsyninger uten statiske avbrudd ( UPS ) og dynamisk (ADI) ( Uninterruptible Power Supply på engelsk) for å kompensere for avbrudd i strømforsyningen i flere sekunder og for å tillate å vente på starten av en redningsgruppe .
Varmelagring kan oppnås på to forskjellige fenomener i forbindelse med materialer som gir lagring. Vi snakker da om lagring ved fornuftig varme og lagring ved latent varme .
VarmtvannsberederLagring av termisk energi i et termodynamisk system gjør det for eksempel mulig å skifte (med fire eller fem timer) toppen av forbruket; den varmtvannsberederen Frankrike (3 GW strøm) og gi en pool av 28 TWh , noe som tilsvarer 10% av alle landets bygningen energiforbruk. Utover denne kumulusfunksjonen, gjør boliger med høy termisk treghet (tykke vegger, god isolasjon) det mulig å glatte og redusere oppvarmings- og kjølebehov, noe som gir direkte besparelser.
I større skalaSolvarme kan lagres i magasiner, fra dagslys til nattetid, eller, hvis reservoarene er større, fra sommer til vinter. En bygning i Cité internationale universitaire de Paris, renovert i 2016, eksperimenterer med en slik inter - sesongbasert solvarmelagring for oppvarming av vann i 142 rom, via to mer enn 15 m høye tanker .
Varmenergi kan også lagres for å generere strøm når det er nødvendig, for å glatte solforsterkningen; denne typen bruk er fremdeles marginal når det gjelder volum, men kan utvikles med produksjon av elektrisitet fra et termodynamisk solkraftverk .
Den faseforandringsmateriale (PCM) kan også i bygninger akkumulere solvarme solenergi varmtvannsberederen individuelle (CESI). PCM-er gjør det mulig å jevne ut produksjonen av energi fra solen og øke lagringskapasiteten takket være deres høye volum energitetthet. Kaplan Energy var den første produsenten som utstyrte CESI og SSC (Combined Solar System) med termiske solbatterier laget av MCP.
Ved fornuftig varmeI fornuftig varmelagring lagres energi som en økning i temperaturen på lagringsmaterialet. Mengden lagret energi er da direkte proporsjonal med volumet, temperaturstigningen og varmekapasiteten til lagringsmaterialet. Denne typen lagring er bare begrenset av forskjellen i tilgjengelig temperatur og den som støttes av materialet eller dets beholder, av lagringens termiske tap (knyttet til dens varmeisolasjon ) og av mulig endring av tilstand (eller "faseendring" ) at materialet som brukes til lagring kan måtte gjennomgå ( smelting eller fordampning ).
Noen eksempler på fornuftig varmelagring:
I latent varmelagring lagres energi som en endring i tilstanden til lagringsmaterialet ( smelting eller fordampning ). Den lagrede energien avhenger da av latent varme og mengden lagringsmateriale som endrer tilstand. I motsetning til sensitiv lagring, kan denne typen lagring være effektiv for svært små temperaturforskjeller. I tilfelle endringer i fast / væske eller væske / dampfase , og for en gitt mengde lagret energi og et gitt lagringsmateriale, krever latent varmelagring mindre volum enn fornuftig varmelagring fordi varmelatent vanligvis er mye høyere enn varmekapasitet.
Disse to lagringstyper kan brukes til å lagre kaldt.
Noen eksempler på latent varmelagring:
Superledende magnetisk lagring kalles også SMES for “ superledende magnetisk energilagring ”. SMB-er gjør det mulig å ha nesten øyeblikkelig en stor mengde strøm, men det vil ikke være i stand til å bli generalisert før man ikke vil lykkes med å produsere høytytende, holdbare og billigere superledende magneter. Det tillater i dag, fremdeles eksperimentelt, å lagre energi i form av et magnetfelt skapt av sirkulasjonen av en likestrøm med veldig høy intensitet i en superledende ring avkjølt under sin kritiske overgangstemperatur mot den superledende tilstanden. Det magnetiske felt frembringes ved strømningen av en elektrisk strøm i en spole laget av en superledende og kortsluttet materiale som skulle avkjøles til 4 K , eller -269 ° C i de første modellene, men i Grenoble, Institut Neel og G2Elab klarte å betjene små og mellomstore selskaper ved en temperatur på -253,15 ° C , noe som gjorde kjøling mindre vanskelig, og systemet lettere og mer effektivt. Det er nok å koble spolen til nettverket for å laste den ut.
For øyeblikket forbeholder kostnadene til utstyret (og energien som kreves for kjøling) denne typen lagring for høyteknologiske applikasjoner, sivile eller militære (elektromagnetisk bærerakett, etc.).
Energilagring konkurrerer med to andre kategorier regulering av tilbud og etterspørsel betyr :
Valget mellom disse forskjellige virkemidlene gjøres i hovedsak på grunnlag av den økonomiske nytte-balansen, som kan påvirkes av et økologisk skattesystem som tar sikte på å integrere eksternaliteter av løsninger som har innvirkning på helse eller miljø i kostnadene. regnes som skadelig.
2014 ETP-rapporten fra International Energy Agency publisert iMai 2014studerer tre mulige scenarier for utviklingen av energisystemer frem til 2050; han bemerket at pumpelagring for tiden representerer 99% av strømlagringsapplikasjonene, at de mange andre testede teknologiene aldri nådde industriell størrelse; verdien av fleksibiliteten som lagringsteknologien gir vil øke med økningen i andelen fornybar energi med uregelmessig produksjon, men mener at dette ikke vil være nok til å gjøre dem konkurransedyktige med andre reguleringsmidler. de vil fortsette å utvikle seg for frekvensjustering, lastsporing og nettisolerte systemapplikasjoner, men i andre markeder vil de ikke bli utviklet før andre billigere teknologier er maksimert.
En oversikt over lagringsløsninger og kostnadene ble publisert av ADEME og ENEA Consulting i Oktober 2013. Denne rapporten presenterer kjemisk lagring av bly-syre som bulklagringsløsningen med den laveste investeringskostnaden (100 € / kWh ). Denne løsningen fører likevel til en økning i kostnadene for strøm sammenlignet med dagens kostnad. For øyeblikket er Li-ion-batterier den beste løsningen gitt bedre ytelse til en lignende anskaffelseskostnad. Lagring ved pumping / turbinering kan ikke masseres fordi topografiske begrensninger begrenser utviklingspotensialet. Det er i noen tilfeller økonomisk mer fordelaktig. Bath County pumpestasjon illustrerer dette faktum: til en kostnad på 1,6 milliarder dollar i 1985 tilbyr den en kapasitet på 30 GWh , noe som tilsvarer en investering på 54 USD / kWh ). På den annen side vurderes prosjekter som tillater utvikling uten topografiske begrensninger på sjøen. Dette er tilfelle med et energiprosjekt på 2,5 km i diameter utenfor den belgiske kysten med en lagringskapasitet på 5. 000 MWh . Andre løsninger til mye lavere kostnader, basert på den potensielle tyngdekraftenergien , blir studert.
Lave oppbevaringsløsninger kan vurderes. Det er for eksempel mulig, i teorien, å redusere enhetskostnaden for en sirkulær maritim pumpestasjon / turbinestasjon ved å øke størrelsen, så lenge den gjennomsnittlige dybden forblir konstant. For eksempel, ved å multiplisere diameteren (og dermed kostnaden) for det belgiske prosjektet med 10, blir lagringskapasiteten multiplisert med 100. Enhetskostnaden deles dermed med 10 (25 € / kWh kapasitet). For å være lønnsomt vil et slikt prosjekt kreve et mye større behov for lagringskapasitet enn det som eksisterer i Belgia i dag. På samme måte er det teoretisk mulig å bruke Den engelske kanal som et lagringsmagasin nedstrøms ved å bygge to diker, en mellom Calais og Dover og den andre mellom Cherbourg og Portsmouth. Den nødvendige investeringen er estimert til 200 milliarder euro for 8 TWh kapasitet , noe som tilsvarer en investering på € 20 / kWh . Et slikt prosjekt vil kreve bygging av store kapasitetslåser for ikke å forstyrre sjøtrafikken. Det ville koble Storbritannia til kontinentet på to veier.
Andre lave enhetskostnadsprojekter eksisterer, spesielt utnyttelsen av Qattara-depresjonen som en pumpestasjon. Depresjonen kunne fylles med vann ved å grave en 80 km tunnel som forbinder den med Middelhavet. Konstruksjonen av en demning på nivået med depresjonens topografiske flaskehals ville gjøre det mulig å lage et oppstrøms og nedstrøms reservoar av omtrent like store størrelser, med et fall på 25 meter. I teorien ville det være mulig å lagre 3 TWh for en investering på 20 milliarder euro (7 € / kWh ) .
Utviklingen av elektriske biler fører til en betydelig utvikling av litiumbatterier i løpet av tiåret 2010-2020, og stordriftsfordeler som fører til en rask reduksjon i kostnadene:
År | koster i $ / kWh |
---|---|
2010 | 1160 |
2011 | 899 |
2012 | 707 |
2013 | 650 |
2014 | 577 |
2015 | 373 |
2016 | 288 |
2017 | 214 |
2018 | 176 |
Etter hvert som elbilmarkedet dukker opp, fremhever Stockholm Environment Institute (i Nature Climate Change ) et fall i prisen på litiumionbatterier til elbiler. Prisen deres sank fra 2007 til 2014 med en hastighet på 14% per år, fra $ 1000 / kWh ( € 880 / kWh ) til rundt $ 410 / kWh ( € 360 / kWh ). Det internasjonale energibyrået (IEA) spådde at et slikt nivå ikke ville bli nådd før 2020. På sin side beregner Bloomberg-byrået at så snart prisen på bensin kommer tilbake til 2011-nivået, vil de elektriske kjøretøyene bli konkurransedyktige med konvensjonelle drivlinjer. i USA. I tillegg lagrer disse batteriene også innenlandsk fotovoltaisk elektrisitet.
Avisen Les Échos du17. august 2014 bekrefter denne nedgangen (-20% på to år) og spår fremveksten av et stort elbilmarked i 2020 (hvis ikke nødvendige mineraler mangler), men også lagring av ikke-kontrollerbar fornybar energi som solceller og vindkraft ( de grunnleggende kostnadene faller også).
I 2014 lanserte Tesla sitt Lithium-Ion batterianleggsprosjekt som forventes å fungere med full kapasitet i 2020 og forventes å produsere flere batterier per år enn det var i verden i 2013, ifølge produsenten.
I 2016To konkurrerende produkter, basert på et litiumionbatteri, lanseres for å lagre strøm til et hjem eller en bedrift, Teslas Powerwall (fra slutten av 2015 i USA, Australia og Tyskland), og Ecoblade fra Schneider Electric . Powerwall ble annonsert i 3000 $ for 7 kWh og Ecoblade 1000 $ for 2 kWh (en kilowatt-time er en time med gjennomsnittlig forbruk av et hus).
I 2017Tidsskriftet Science videreformidler Teslas kunngjøring om at det planlegger tilsvarende verdens største litiumionbatteri. En gruppe på 788 Powerpack-systemer vil lagre overskuddsstrøm produsert av et 100 MW australsk vindpark som drives av det franske fornybare energiselskapet Neoen (en tredobling av den eksisterende rekorden for batterilagring av strøm). Operatøren vil dermed være i stand til å glatte ut produksjonen og lagre strøm når det er billig å deretter videreselge den med fortjeneste under topp etterspørsel. Denne operasjonen støttes av regjeringen i Sør-Australia, som har som mål å pålitelig produsere halvparten av elektrisiteten sin fra fornybare kilder før 2025, og som led av et bildeunderskudd i september 2016 og deretter i februar på grunn av to strømbrudd relatert til ikke bruk av fornybare kilder, men til sammenbrudd av et overføringsanlegg i ett tilfelle og et uventet behov for kraft i et annet I tillegg til å fremme produksjon og bruk av fornybar energi, vil den høye kapasiteten til det nye batteriet som vil være tilgjengelig "i raske brister" tillate at frekvensen av elektrisitet holdes i riktig område i tilfelle nettforstyrrelser. kraftig økning i etterspørselen. Denne kunngjøringen står i kontrast til den føderale regjeringens strategi som ytterligere fremmer fossile brensler og åpningen av en ny kullgruve i Queensland som CO 2 -utslipp. av landet økte med ytterligere 1,4% i 2016, og forhindret Australia i å oppfylle Parisavtalen (28% reduksjon i utslipp fra 2005-nivå innen 2030.
I 2018The New Metal Refining Company (Snam) i Viviez (Aveyron), et datterselskap av det belgiske holdingselskapet Floridienne, pensjonerer 6000 tonn akkumulatorer per år, hvorav 8% er bilbatterier; Fra og med 2018 vil den produsere batterier med resirkulerte komponenter. SNAM åpner først et pilotverksted for resirkulerte litiumionbatterier våren 2018 . For masseproduksjon ser selskapet etter et nytt område i Aveyron for å åpne en fabrikk med en kapasitet på 20 MWh per år i 2019 . Det vil da forbedre prosessene til 4000 MWh per år innen 2025. Siden bilprodusenter ikke ønsker resirkulerte batterier, retter selskapet seg mot det voksende markedet for strømlagring i industri, bygg og fornybar energi. Det tar sikte på at resirkulerte batterier skal være konkurransedyktige i pris med billige blybatterier og generatorer.
I 2019Mellom 2010 og 2018 har kostnadene for et litiumionbatteri allerede falt med 85%, ifølge BloombergNEF, og forventes å falle ytterligere med halvparten innen 2025, spesielt takket være stordriftsfordelene oppnådd med veksten av parken . av elektriske biler: prisen på store batterier for elselskaper vil synke fra $ 360 per kilowattime i 2019 til $ 170 i 2030. Til tross for dette høsten vil utviklingen av lagring kreve betydelige investeringer: $ 662 milliarder i løpet av årene. tjue år. Ifølge Bank of America satser California på 1,8 GW installert kapasitet innen 2020, staten New York 3 GW innen 2030. Storbritannia, Tyskland, Australia, Korea og Kina utvikler også ambisiøse prosjekter.
Lagring av store mengder energi krever plass og ressurser og er ikke uten miljøpåvirkninger.
En guide publisert i 2016 tar sikte på å hjelpe nettverksledere, strømleverandører og designere av lagringssystemer med å bedre vurdere miljøeffektene av tilgjengelige energilagringssystemer og deres integrering i et strømnett. Møter og debatter med forskere og eksperter på området (kjemiske ingeniører, industribiologer, kjemikere, elektroingeniører, etc.) og en analyse av akademisk litteratur og forskningsarbeid resulterte i 12 prinsipper (gruppert i 3 kategorier).