Stockage adiabatique de l’énergie, un problème ardu

Generalelectric                L‘intermittence ou l’imprévisibilité des énergies solaires et éoliennes pose cruellement le problème du stockage de l’énergie. La seule réelle application industrielle existante est le pompage d’eau vers l’amont, en heures creuses, dans les usines hydroélectriques. Le stockage de chaleur par des sels fondus fait également l’objet de quelques essais industriels en Espagne dans les centrales solaires thermiques. Le stockage électrochimique est rapidement éliminé par les rendements massiques très faibles des composés électrochimiquement actifs et la complexité des batteries. Le stockage chimique est peut-être une voie possible mais d’une grande complexité industrielle aux rendements peu attrayants. Une autre possibilité consisterait à stocker de l’air sous très haute pression dans des cavernes souterraines comme les mines de sel. Mais se pose le problème du rendement, l’air s’échauffant durant sa compression, cette chaleur et celle des compresseurs doit être récupérée pour être restituée au gaz lors de sa détente. On parle alors de TACAS (Thermal and Compressed Air Storage).

                      RWE Power et General electric viennent de signer un MOU (Memorandum of Understanding) pour le développement et la validation d’une technologie de stockage d’air appelée « Advanced Adiabatic Compressed Air Energy Storage » ou AA-CAES. Une étude devrait être terminée en 2008 et une usine de démonstration devait être opérationnelle en 2012. Bien sûr plus la quantité d’énergie stockée dans des conditions adiabatiques, c’est à dire isolées de l’extérieur, sera grande et plus la pression de l’air et la quantité de chaleur stockée seront importantes. Afin d’éviter les pertes entropiques proportionnelles à Q/T il faut donc travailler à très haute température (500°C à 700°C ?), avec des compresseurs de longue durée de vie résistant à ces températures extrêmes. Le savoir faire de GE sera le bienvenu dans ce projet passionnant.

Commentaires

14 réponses à “Stockage adiabatique de l’énergie, un problème ardu”

  1. Avatar de Marsupy

    Hello!
    Rien sur le « blogenergie » concernant le nouveau système de production d’air comprimé à haut rendement conçu par Sylvain LEMOFOUET, de l’Ecole Polytechnique de Lausanne (Suisse) ?!?
    Quelle lacune !
    ht..://air-car-concept.bb-fr.com/stockage-et-recharge-f9/systeme-de-production-d-air-comprime-a-haut-rendement-t161.htm
    Salutations,
    Marsupy.

  2. Avatar de ray
    ray

    Pour comprendre la problématique de la compression d’air comme moyen de stockage d’énergie il faut lire au préalable:
    http://www.leblogenergie.com/2008/09/bosch-joue-lhyb.html

  3. Avatar de PP le Moko
    PP le Moko

    Hello à Marsupy du 01/08/2009!
    Le moulin à vent de M. Lamofouet peine à faire ses preuves. Toujours rien sur son site, et les projets de compresseurs à « haut rendement » (c’est à dire quelques % de mieux que les compresseurs traditionnels) sont toujours dans les cartons depuis plus de 2 ans, malgré des promesses de projets pour 2010, puis pour 2011…
    L’avancée technologique annoncée ne serait-elle qu’une curiosité de laboratoire dont le passage au stade de vrai prototype est plus difficile que prévu? Je présume que les rendements doivent chuter avec la puissance du dispositif, d’où la réticence à présenter une réalisation semi-industrielle, pourtant annoncée et très attendue. Et quid de la vapeur d’eau emmagasinée dans l’air comprimé par des pistons hydrauliques? A la détente, ne risque-t-on pas d’avoir de la glace dans les tuyaux?
    Bref, attendons les démonstrations en vraie grandeur avant de s’enthousiasmer, sinon, on risque de se trouver face à un bobard du même acabit que celui lancé depuis plus de 15 ans par Guy Nègre: la fameuse (fumeuse!) voiture à air comprimé, aux performances formidables, mais que personne n’a jamais vue dans la situation réelle de fonctionnement d’une voiture: un plein d’air + mesure de la vitesse, de l’autonomie, de la puissance, et du coût total de revient. A ce jour, que des annonces de délais jamais tenus, des promesses de performances jamais démontrées et des projets d’usine qui ont tous foiré… A réserver aux rêveurs et aux naïfs.

  4. Avatar de Solo
    Solo

    Aux dernières nouvelles, après des promesses non tenues de prototypes en 2010, puis en 2011, M. Lamofouet serait en recherche de financements… (voir http://www.test-1to1.ch/etc/ml/repository/3_0_Ueber_uns/publikationen/downloads/bkw_fr_pdf.Download.pdf).
    Et le site de sa société Enairys est depuis 2 ans en attente de création…
    En fait, cet inventeur suit la même voie que l’autre ami de Marsupy, le génial Guy Nègre, constructeur de la voiturette à air comprimé: lui aussi cherche des investisseurs pour démontrer enfin la validité de son concept.
    Moralité: comme au poker, il faut payer pour voir.
    Conclusion: et si après avoir payé, on ne voit rien, qu’en déduire? Qu’il faut encore payer. Avec Guy Nègre, ça fait 20 ans que cela dure. Pour Sylvain Lamofouet, il débute dans la carrière, alors souhaitons-lui bon vent!

  5. Avatar de René GRAU
    René GRAU

    Bjr, Raymond, en parcourant cet ancien article, je note que vous n’avez pas évoqué le stockage par volant d’inertie. Est-ce une voie qui vous parait intéressante?

  6. Avatar de el gringo
    el gringo

    Différentes techniques de stockage sont explorées en Allemagne.
    http://www.wind-eole.com/fileadmin/user_upload/Downloads/F_E/Note_de_synthese_techniques_de_stockage_en_Allemagne.pdf
    Une première installation de démonstration nommé ADELE devrait être construite d’ici 2013, avec une capacité de stockage de 1 GWh et une puissance électrique de 200 MW
    Le stockage adiabatique par air comprimé est un développement à plus haute efficacité énergétique. Lorsque l’air est temporairement stocké à faible température dans les cavités souterraines, la chaleur de compression émise est également stockée ; puis cette chaleur est récupérée, afin de chauffer l’air comprimé réacheminé dans le récupérateur de chaleur, avant sa détente dans la turbine à haute température. L’intégration dans des accumulateurs à air comprimé de grande taille permet de réaliser une telle installation sans alimentation externe et avec un rendement de 70%.
    http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/62049.htm

  7. Avatar de Ray
    Ray

    René, les volants d’inertie sont chers et de faible énergie mais leur longue durée de vie attendue et leur faible temps de réponse en font de bons candidats pour la régulation de fréquence locale (voir Beacon Power et autres Vycon).
    Volvo vient d’annoncer qu’il a obtenu une aide du Gouvernement suédois pour travailler sur un système hybride à volant d’inertie.
    https://www.media.volvocars.com/global/enhanced/en-gb/Media/Preview.aspx?mediaid=38273

  8. Avatar de Ray
    Ray

    Pour comprendre un peu mieux ce marché complexe il est nécessaire de le segmenter comme l’a fait l’EPRI:
    http://www.leblogenergie.com/2011/05/epri-le-stockage-d%C3%A9nergie-%C3%A0-la-rescousse-des-r%C3%A9seaux-%C3%A9lectriques-am%C3%A9ricains.html

  9. Avatar de Christian
    Christian

    Cher Raymond,
    Pourriez-vous nous rappeler ce qui limite la dimension et l’utilité des batteries à flux ?
    (flow redox batteries) Le coût ?

  10. Avatar de Christian
    Christian

    Cher Raymond,
    Pourriez-vous nous rappeler ce qui limite la dimension et l’utilité des batteries à flux ?
    (flow redox batteries) Le coût ?

  11. Avatar de Jean-Claude Capt

    imaginez un long tube d’acier ou « gazomètre » installé verticalement à l’intérieur d’un puits foré d’un diamètre beaucoup plus grand que lui, et remplis d’eau. Ce « tube-gazomètre-accumulateur d’air » ainsi immergé sera alimenté avec de l’air qui est relâché sous sa « jupe » et qui va remonter tout seul en son sein et être confiné en son sommet, lieu ou partira la conduite alimentant les turbines. Donc le puits lui-même, d’au moins 500 mètres de profondeur, sera lui aussi fermé en son sommet par un couvercle, au dessous duquel sera fixé une baudruche gonflable, dont le rôle est de provoquer un appuis sur la surface du liquide contenu dans le puits, à fin d’en augmenter la pression naturelle interne de la masse d’eau globale contenue en son sein, soit un, (système de modulation de pression). Ainsi l’air contenu à l’intérieur du « tube-gazomètre » interne, sera maintenu sous une pression constante avec un débit régulier, malgré le fait qu’il sera consommé par des « turbines ». D’autre part il est ici dans ce système toujours possible d’activer une réalimentation constante en air. La turbine va être constituée de vérins pneumatiques placés face à face sur un cadre circulaire, et qui exerceront leurs pression sur une « savonnette » soit sur les faces droite et gauche d’un triangle inversé. Cet accumulateur d’air comprimé pourra être alimenté par des pompes alimentées par du courant éolien ou photovoltaïque.

  12. Avatar de Jean-Claude Capt

    Mis à par les petites installations fixes, vouloir entrainer une turbine conventionnelle avec de l’air comprimé pour obtenir un retour de puissance qui devrait être le plus proche possible de l’énergie investie, est ici illusoire, car ce système est une perte d’énergie (l’air n’ayant pas le poids de l’eau) donc un manque flagrant de rendement de couple. L’air comprimé doit être utilisé en en un système clôt, et sa pression « détendue » à l’intérieur de « cylindres » dotés de pistons. Par conséquent l’air comprimé pourrait être utilisé pour entrainé un ex-moteur diesel reconverti à cette ressource.

  13. Avatar de Jean-Claude Capt

    géothermie et air comprimé : Imaginez un forage qui atteindrait des couches terrestres profondes (30° pour 1000 m.) donc foré entre 4000 et 5000 m. cela pratiqué sans la fracturation (deep mining) des roches profondes, et dans ce trou de plus de 50 cm de diamètre, ont y enfile un tube étanche en fonte avec son âme thermo-conductrice en aluminium, et son échangeur thermique au sommet. Cette installation (étanche) une fois en place sera « gonflée » avec de l’air, et ainsi mise sous pression, elle acquière déjà de ce fait de la température, qui elle s’ajoutera à la température des roches profondes entourant les ultimes 1000 mètres de la sonde thermo-conductrice. la chaleur qui va la remonter conduite par l’âme d’alu interne, sera utilisée en surface pour chauffer le gaz thermo-conducteur d’un système secondaire producteur de courant grâce à l’échangeur du sommet de forage. Ce système global ne provoquera pas de tremblements de terre comme ce fut le cas à Bâle.

  14. Avatar de papijo
    papijo

    @JC Capt – Admettons que cela soit réalisable (en fait ça ne l’est pas).

    Envoyons de l’air à 300 bars tournant en boucle sans perte de charge dans le circuit. Sa densité sera de 360 kg/m3 environ à l’entrée (à 20°C), et de 240 kg/m3 à la sortie (à 170 °C), donc moyenne de 300 kg/m3. L’énergie obtenue sera de 45 MJ/m3. Si on avait utilisé de l’eau, avec une densité de 1000 kg/m3 et une capacité calorifique de 4,18 kJ/kg (au lieu de 1 pour l’air), l’énergie récupérée serait de 627 MJ/m3, soit 14 fois plus (c’est d’ailleurs pour cela que dans votre chauffage central, c’est de l’eau et non de l’air qui circule !

    Enfin dernière remarque, pas besoin d’aller à 5000 m de profondeur pour trouver des gaz à 170 °C. Toutes les cheminées de centrales thermiques (charbon / fuel) rejettent leurs fumées à 170 – 180 °C … parce que ce n’est pas rentable de récupérer la chaleur au-dessous de cette température ! Si vous savez le faire de manière économique, vous allez devenir très riche !

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