Avec le soleil qui joue à cache-cache, et le vent qui ne souffle pas tous les jours, la question du stockage de l’électricité est au cœur de la transition énergétique. Alors que d’importants progrès restent à accomplir, des chercheurs du MIT viennent de mettre au point un système de stockage ingénieux permettant d’emmagasiner l’énergie renouvelable à partir de la lumière dégagée par du silicium en fusion, et de restituer cette énergie dans le réseau électrique à la demande, 24 heures sur 24.

Une source d’énergie stockée sous forme liquide

On connaissait déjà les fours à concentration solaire, tels ceux qui existent déjà en Espagne, au Nevada ou en Israël. La technique a déjà fait ses preuves. Elle permet de stocker l’énergie et de fournir de l’électricité 24 heures sur 24, générée à partir d’huile ou de sels en fusion, grâce à la chaleur fournie par des milliers de miroirs qui font converger leurs faisceaux solaires vers un concentrateur.

La technique est certes intéressante, mais une équipe du MIT (Massachusetts Institute of Technology) a cherché à améliorer l’efficacité de ces centrales à concentration solaire, car, bien souvent, la chaleur atteinte ne dépasse guère les 600°, un niveau trop faible pour stocker suffisamment d’électricité, et qui nécessitait parfois l’apport calorifique produit par du gaz !

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Les chercheurs ont pensé à utiliser la lumière émise par des sels en fusion au-delà de 1900°.

A ce niveau de température, les sels émettent une lumière blanche très intense, qu’il suffisait de transformer en électricité. Pour ce faire, ils ont eu recours aux cellules photovoltaïques qui réalisent les meilleurs rendements de conversion possible : les cellules photovoltaïques multijonctions (MPV). « Nous avons surnommé ce système « soleil en boîte » car c’est fondamentalement une source de lumière extrêmement intense qui retient la chaleur », a déclaré Asegun Henry, auteur de l’étude du MIT.

Les chercheurs développent une nouvelle technologie qui, si elle aboutit, résoudrait le problème le plus important et le plus critique en termes d’énergie et de changement climatique, à savoir le problème du stockage .

« L’un des noms affectueux donné à notre concept est « Soleil dans une boîte », inventé par notre collègue Shannon Yee de Georgia Tech » a déclaré Asegun Henry. « C’est fondamentalement une source de lumière extrêmement intense qui est contenue dans une boîte qui retient la chaleur ».

Un échangeur de chaleur astucieux

Mais les chercheurs durent faire face à un problème inattendu : à un tel niveau de température, les sels deviennent corrosifs et attaquent les parois en acier des cuves.

Ils eurent alors l’idée d’utiliser du silicium, le métal le plus abondant sur Terre, capable de supporter des températures au-delà de 2200 °C.

Sous l’effet de la chaleur, le silicium passe du réservoir froid (1900°) vers le réservoir chaud (2400°), en traversant des tubes de raccordement servant d’échangeur de chaleur. Ces conduites émettent une lumière extrêmement intense, qui est transformée en électricité grâce aux cellules photovoltaïques MPV dont elles sont équipées.

L’invention , baptisée TEGS-MPV (Thermal Energy Grid Storage Multi-junction Photovoltaics), peut fonctionner en sens inverse, comme un système de pompage-turbinage : lorsque la source d’énergie renouvelable vient à manquer (absence de production photovoltaïque ou éolienne), le silicium est pompé du réservoir chaud vers le réservoir froid, et produit à nouveau de l’électricité lorsque la lumière qu’il émet est captée et transformée dans les conduites de raccordement.

Un stockage deux fois moins cher que le stockage hydroélectrique

D’après les chercheurs, une cuve de 10 mètres de diamètre, alimentée par des éoliennes ou une installation photovoltaïque, suffirait pour couvrir les besoins en électricité d’une ville comme Montpellier, soit 100.000 ménages. En outre, il est possible d’installer ce type d’installation n’importe où.

Cette technique de stockage serait bien moins chère que les batteries lithium-ion, et revient deux fois moins cher qu’une installation de pompage-turbinage hydroélectrique (STEP), processus de stockage le plus économique à ce jour.