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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 !
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.
Commentaires
Mise à part cela, au niveau planétaire....PAS BRILLANT ! LA SALETÉ DES OCÉANS : DÉFI MAJEUR VIS à VIS DU RÉCHAUFFEMENT GLOBAL... !§§§!
>>> Cela a du sens, car les échanges atmosphériques sont par essence maximum à ce niveau..., et l'on voit de moins en moins de nuages venir des côtes et des mers !!!
De plus, ma très bonne encyclopédie des sciences et techniques indique un ratio de 35 fois plus entre la capacité de L'EAU à absorber LA CHALEUR et... L'AIR SEC ! URGENCE : arrêter le pétrole et les plastiques, donc la surpopulation mondiale !§!
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Point de vue UMMITE sur une partie du réchauffement terrestre (en plus de l'excès de gaz à effet de serre) :
" La température du cœur de la Terre est influencée par trois facteurs principaux : 1. une pression interne élevée induisant une compression de la structure cristalline de fer. 2. les influences gravitationnelles de la Lune et du Soleil induisant de petites fluctuations cycliques à la frontière solide/liquide. 3. les interactions avec une quantité significative de neutrinos traversant le treillis cristallin du noyau interne. Les deux premiers facteurs maintiennent l'ensemble du noyau dans un état d'équilibre relativement stable avec des variations de seulement quelques dizaines de degrés (°K). Seuls les changements dans le flux solaire de neutrinos peuvent avoir une influence significative sur une plage de centaines de degrés. Même les neutrinos avec des niveaux d'énergie plus faibles sont capables d'interagir durant de leur traversée des couches denses de fer, et plus spécifiquement à l'intérieur du noyau interne où ils génèrent des isotopes instables, produisant des changements oscillatoires locaux dans la structure cristalline de fer, qui se propagent jusqu'à la frontière solide/liquide. Lors d'une augmentation des émissions de neutrinos solaires, la vitesse de ces oscillations augmente également, en développant ou en réduisant localement la structure cubique de fer à une vitesse plus élevée, induisant un réchauffement principalement par frottement et, dans une moindre mesure, par une augmentation de la radioactivité ambiante. L'augmentation de la chaleur interne est transmise très lentement jusqu'aux couches supérieures avec un retard d'environ 8 mois pour atteindre le Moho. Au contraire, lorsque l'activité solaire diminue, le noyau planétaire refroidi assez soudainement avec des réajustements endothermiques de la structure cubique. Les couches supérieures sont affectées progressivement par la même relative et soudaine baisse de température.
*** - Le réchauffement climatique, qui est une réalité, résulte principalement d'une réduction de la capacité des océans, réchauffés par les fonds marins et saturés de polymères organiques flottants et de résidus d'hydrocarbures, à récupérer la chaleur et le dioxyde de carbone de l'atmosphère." < *
http://www.ummo-sciences.org/fr/index-ordo.htm
ça manque de chiffres pour se faire une véritable idée. Quelle quantité d'énergie stockée ? Combien de temps ? Rendement du système ? Coût de fabrication et d'entretien ? Durée de vie (nombre de cycles) ?
Bonjour, une partie de ces chiffres ne seront disponibles qu'après les premiers essais d'installations, ce qui n'est pas pour tout de suite visiblement
Première estimation du coût d'un TEGS-MPV d'après l'étude: cost per unit energy stored CPE < $40 per kWh-e, cost per unit power CPP < $0.4 per W-e, and round trip efficiency RTE ≥ 50%
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ee/c8ee02341g#!divAbstract
Le principe physique semble en effet très prometteur. Par contre, au niveau de l'ingénierie, cela va nécessiter beaucoup de travail vu que certains points semblent très difficile pour la mise en œuvre. Ils semblent avoir des Idées pour la cuve avec des éléments en graphite avec visserie en carbone et joints de dilatation, de même qu'une pompe en graphite, etc.
Mais je me pose la question du démarrage et de l’arrêt d'une telle installation: Ça semble être aussi compliqué qu'un haut fourneau! Il faut ensuite que ça tourne en continu même en été sans avarie de longue durée sinon le silicium fige et c'est la perte définitive de l'installation...
Exact. Espérons que les ingénieurs ont envisagé ce scenario-là.
Bonjour,
article intéressant et une innovation qui paraît prometteuse, puisque le stockage est effectivement le maillon faible dans la chaîne du "tout électrique" et des énergies propres. Les derniers paragraphes sur l'aperçu des coûts de revient sont enthousiasmants, même s'il faudra attendre encore un peu, et faire preuve de patience face aux "anti" et leurs répliques du genre "oui, mais quand il fait nuit et qu'y a pas de vent , hien ?"...
à noter une petite erreur dans la rédation avec deux fois la même citation à trois lignes d'intervalle.
Merci pour ces informations. En effet le stockage de l'énergie est une question majeure dans la transition énergétique. Notre comparateur d'électricité www.hopenergie.com fera échos de ces avancées.