Stockage d'énergie
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Vous avez de La question du stockage de l'énergie est liée à celle du transport : le stockage facilite le transport (par exemple : production de carburant liquide) et le rend moins nécessaire (le stockage sur place évite de faire venir l'énergie de plus loin).
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[modifier] Concept d'énergie stockée
Les principales formes renouvelables d'énergie (autres que géothermique et marémotrice), proviennent de l'énergie solaire, et peuvent donc être considérées comme un stockage d'énergie solaire. L'énergie hydraulique et l'énergie éolienne représentent un stockage d'énergie solaire à très court terme, alors que la biomasse représente un stockage à plus long terme, mais toujours à une échelle de temps humaine, donc renouvelable à cette échelle.
Les combustibles fossiles sont également de l'énergie solaire stockée, dont l'accumulation a pris plusieurs millions d'années (et se produit encore de nos jours, mais à un rythme bien moindre) ; compte tenu du rythme actuel de consommation ces combustibles fossiles ne sont pas de l'énergie renouvelable. Des ressources énergétiques renouvelables peuvent être employées directement comme sources d'énergie, ou être transformées en d'autres formes d'énergie.
[modifier] Stockage de l’énergie mécanique
[modifier] Stockage sous forme d’énergie potentielle
[modifier] Stockage par pompage d'eau
Le stockage par pompage est utilisé par endroits pour égaliser la charge quotidienne : de l'eau est pompée et remontée vers des barrages d'altitude durant les heures creuses et le week-end, en utilisant la production excédentaire des dispositifs non réglables (nucléaire, solaire, éolien,...) ; pendant les pics de consommation, cette eau redescend et produit de l'électricité hydroélectrique.
C'est le même dispositif électromécanique reversible, qui produit de l'éléctricité ou remonte l'eau par pompage. Le rendement est excellent (plus de 90%). Cependant, relativement peu d'endroits ont la place pour les barrages de stockage par pompage avec une ligne à haute tension à proximité.
On utilise aussi ce type de dispositif dans la centrale marémotrice de la Rance : à marée haute, on ne se contente pas de stocker passivement de l'eau, on pompe aussi pour augmenter la réserve, eau qui sera relâchée avantageusement à marée basse (on monte l'eau de quelques mètres, par contre on utilise son potentiel de chute sur une dizaine de mètres de plus).
[modifier] Air comprimé
- Une méthode est d'employer l'électricité pour comprimer de l'air. Celui-ci est habituellement stocké dans une vieille mine ou autre dispositif géologique. Et quand la demande d'électricité est importante, on utilise l'air ainsi comprimé pour faire tourner une turbine couplée à un alternateur produisant de l'électricité. Des projets de ce type ont été concluants en Alabama et en Allemagne. Le rendement peut atteindre 40 %, ce qui est peu intéressant.
- Deuxième méthode en cour de développement : des batteries oléo-pneumatiques, (technique à base d'air comprimé et d'huile) permettront à terme le stockage d'électricité à l'échelle locale, régionale, voire internationale, à un coût compétitif.
[modifier] Stockage sous forme d’énergie cinétique
[modifier] Stockage par volant d'inertie
L'énergie est stockée sous forme d'énergie cinétique sur un disque lourd. Pour accumuler l'énergie, un moteur accélère le disque. Pour utiliser l'énergie, on branche un générateur électrique ; en pratique, le générateur peut être le moteur (le même engin électrique peut faire office de moteur ou de frein/générateur).
Un disque lourd tournant est actionné par un moteur électrique, qui agit en tant que générateur lorsque l'on a besoin d'énergie, ralentissant le disque et produisant l'électricité.
Le frottement doit être minimum pour éviter les déperditions. C'est possible en plaçant le volant dans le vide et sur des paliers à lévitation magnétique, systèmes rendant la méthode chère. De plus grandes vitesses de volant permettent une plus grande capacité de stockage mais exigent des matériaux ultra résistants pour résister à l'éclatement et éviter les effet explosifs d'une panne du système, au cours de laquelle l'énergie cinétique de rotation serait convertie en énergie cinétique de translation (autrement dit : une bombe...).
En pratique, ce type de stockage est d'un usage très courant mais il se limite pratiquement aux « volants d'inertie » au sein des appareils de production d'énergie, qui opèrent un lissage à très court terme pour régulariser la fourniture. C'est notamment le cas de tous les moteurs thermiques, surtout des moteurs turbo Diesel dont les à-coups sont importants.
Il y a déjà plusieurs décennies que des autobus urbains ont fonctionné avec un volant d'inertie disposé à plat sous le plancher. Ce système permet de faire plusieurs kilomètres sans pollution et en silence avant une "recharge", qui s'effectue lors des arrêts prolongés de quelques minutes dans les stations équipées à cet effet. À l'époque, la relance de l'unique gros disque se faisait par un système pneumatique ou par un moteur électrique disposé dans la chaussée. La taille, le poids de l'équipement, la complexité d'utilisation et le prix particulièrement bas de l'énergie, ainsi que l'effet gyroscopique qui déséquilibrait les véhicules ont stoppé leur utilisation.
L'évolution technique remet ce système au goût du jour. L'utilisation de deux disques contrarotatifs plus légers mais tournant à très grande vitesse, grâce à de nouveaux matériaux plus résistants, et lancés par un moteur électrique intégré, permet une nette amélioration du rapport poids à vide / charge utile. Ceci permet également une utilisation dans les villes en pente, où le poids est encore plus pénalisant.
À noter que le rendement de ce système, appelé parfois "batterie mécanique", est supérieur à l'utilisation d'accumulateurs chimiques.
Des applications dans le domaine ferroviaire ont également été tentées.
[modifier] Stockage chimique et biologique
[modifier] Potentiel électrochimique : accumulateur électrique
Le stockage de grandes quantités d'électricité avec des accumulateurs électrochimiques géants n'a jamais été réalisé. Les accumulateurs électrochimiques sont généralement chers, ont une durée de vie limitée, et posent des problèmes de pollution (métaux lourds) lors de leur fin de vie.
Par contre, de nombreux systèmes domestiques déconnectés du réseau de distribution d'électricité sont basés sur l'utilisation de batterie d'accumulateurs ou de piles. En pratique, elles sont utiles pour les petits appareils électroménagers et, sur les véhicules automobile comme producteurs annexes d'énergie.
Les condensateurs de moyenne et grosse capacité, dits condensateurs chimiques sont une autre utilisation des couples électrochimiques pour stocker de l'énergie. Leur utilisation est très courante dans les appareils et machines électrique avec ou sans électronique embarquée.
[modifier] photosynthèse et autres systèmes vivants
La production de molécules riches en énergie et facilement utilisable pour libérer cette énergie est à la base de la vie.
L'Homme peut imiter cette méthode. (etc.)
[modifier] carburant
[modifier] gaz
[modifier] hydrogène
L'hydrogène comme carburant a été proposé comme solution dans les problèmes d'énergie. Le stockage peut être réalisé sous plusieurs formes:
- Stockage d'hydrogène gazeux:
Ce mode de stockage est le plus simple technologiquement, mais ils présente des inconvénients. La plupart des matériaux sont en effet poreux vis-vis de l'hydrogène, ce qui génère des pertes lors d'un stockage de longue durée. De plus, ce mode de stockage nécessite un volume important.
- Stockage d'hydrogène liquide:
La liquéfaction de l'hydrogène permet de pallier le problème de volume du stockage gazeux, mais nécessite cependant de refroidir l'hydrogène et de le conserver à très basse température, ce qui rend le stockage sur une longue durée plus compliqué et peu avantageux.
- Stockage sous forme solide:
Le stockage solide et stable de l'hydrogène sous forme de pastilles aminées permet de résoudre à la fois les problèmes de volume et de durée. Cependant, ce mode de stockage présente des inconvénients relatifs au transport de cette énergie.
[modifier] Stockage de chaleur
- Dans les systèmes de chauffage domestiques on utilise parfois la grande inertie thermique de certains matériaux briques, huile pour restituer lentement la chaleur accumulée au cours de périodes où l'énergie est moins chère.
- Dans les fours à feux de bois, en brique et terre réfractaire, la capacité de la voûte du four à emmagasiner la chaleur est utilisée, encore de nos jours, pour la confection de mets savoureux.
[modifier] Stockage sous forme électrique
- Condensateur
- Stockage magnétique à supraconducteur (SMES)
[modifier] Voir aussi
[modifier] Liens
- Quelques chiffres en fonction du mode de stockage Est-ce facile de stocker l'énergie ?? par Jean-Marc Jancovici
- Inventeurs de l'Université Technique du Danemark d'un procédé de stockage de l'hydrogène: [files/Page344.htm Amminex]
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