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Toshiba veut valider un pilote complexe de génération d’électricité sur une île au sud d’Okinawa

Écrit par

Raymond Bonnaterre

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Les industriels japonais appliquent un bon principe censé être universel: avant de lancer une nouvelle technologie dans la nature, il est nécessaire de la valider et de l’optimiser sur un équipement pilote représentatif des futures générations industrielles. Bien sûr une telle démarche peut sembler au départ onéreuse, mais elle évite par la suite bien des déboires industriels et des retards lourds de conséquences financières et opérationnelles. C’est ainsi que Toshiba, avec l’aide de l’Agence japonaise des Ressources Naturelles et de l’Energie d’une part et du METI d’autre part, vient de décider de lancer un pilote de génération d’énergie électrique qui simulera les modes complexes du futur. Pour cela l’industriel va utiliser les installations existantes thermiques et éoliennes de l’île de Miyako au sud d’Okinawa, auxquelles il va adjoindre 4 MW de génération photovoltaïque qui seront composés de 3MW représentant une ferme raccordée au réseau, 600MW simulant des générations et des consommations industrielles et 400 MW simulant des applications domestiques (FIG., vue par un artiste). Ces installations seront équipées en tampon de batteries de 4MW de type Sodium-Soufre, ce qui suppose une énergie installée autour des 24 MWh, et de 200 kW de batteries de type Li-Ion SCiB de Toshiba. L’ensemble sera piloté par un système de contrôle et de supervision (Micro Energy Management System) développé par Toshiba. L’ensemble devrait être opérationnel avant la fin de l’année. Les modules solaires seront fournis par Sharp.

Toshiba-Okinawa-test

Le message important qu’il faut retenir de ce projet est le rôle fondamental de « load leveling » (FIG.) que vont jouer les batteries Sodium-Soufre au sein du système complexe. C’est le seul système électrochimique à ce jour qui peut être envisagé sérieusement pour du stockage de masse d’électricité en raison de la grande disponibilité des matériaux utilisés (sulfure de sodium, carbone, alumine béta comme séparateur et aluminium comme boîtier). La France (ou l’Europe) doit impérativement lancer un ou plusieurs projets sur ce type de stockage. Pour l’instant la seule source industrielle pour ce type de batteries est le japonais NGK Insulators (LIRE) qui assure avoir reçu commande de la part d’EDF EN. (« NAS batteries: Overseas market is active due to orders received from Abudhabi and EDF-EN. Demand for stabilization of the power distribution system is expected to increase due to the spreading use of renewal energy. » déclare NGK dans son dernier rapport trimestriel).

Pour un prix plancher de 140$/kWh annoncé par NGK et une autonomie de 7 heures ce type de batterie reviendrait à un million de dollar par MW installé (7 MWh) ce qui, par les temps qui courent, est réellement une bonne affaire.

Load-leveling 

LIRE le communiqué de Toshiba

Le 20 Janvier 2010
 

Commentaires

11 réponses à “Toshiba veut valider un pilote complexe de génération d’électricité sur une île au sud d’Okinawa”

  1. Avatar de el gringo
    el gringo

    EDF expérimente un stockage d’énergie record à l’Ile de la Réunion
    29/05/2008
    EDF a signé un contrat avec le fabricant japonais NGK pour la livraison, dans l’Ile de la Réunion, d’un module de batteries sodium-soufre (NaS) qui lui permettra de stocker jusqu’à 1 MW de puissance.
    EDF expérimentera ainsi la gestion d’un stockage de puissance importante sur un réseau électrique. Objectif : d’une part optimiser l’utilisation des moyens de production d’électricité; d’autre part, pallier la nature aléatoire des énergies renouvelables, comme l’éolien. Le bénéfice environnemental directement attendu est une limitation des émissions de CO2 liées à l’activité de production du parc électrique.
    Dès leur mise en service prévue pour 2009, les batteries serviront à stocker le courant produit par les installations de base pendant les heures creuses, et le restituer lors des pointes de consommation.
    Ceci permettra de réduire le recours aux turbines à combustion, et devrait ainsi éviter l’émission de plus de 6000 tonnes de CO2 (estimation sur les 15 ans de durée de vie des batteries).
    En développant cette technologie de grand stockage, EDF cherche aussi à pouvoir renforcer l’intégration technique des énergies renouvelables dans les systèmes électriques. En atténuant le caractère intermittent de ces énergies, le stockage permettra une meilleure régulation de leur impact au regard de l’équilibre entre offre et demande d’électricité.
    Avec cette initiative lancée sur l’Ile de la Réunion, EDF souhaite se donner les moyens de développer le même type de dispositif dans les autres systèmes énergétiques insulaires dont il est l’opérateur (Corse, Guadeloupe, Martinique, Guyane, Saint-Pierre et Miquelon). Au-delà, cette expérience peut fournir des enseignements pour la gestion des réseaux interconnectés.
    Les batteries NaS ont été testées par NGK sur plusieurs sites au Japon, en partenariat avec TEPCO, la compagnie d’électricité desservant la région de Tokyo. Le module qui sera construit à la Réunion sera la plus puissante unité de stockage électrochimique installée en Europe.
    http://sei.edf.fr/accueil/accueil/edf-en-corse-et-outre-mer/detail-actualite-1260060.html&actu=89
    Une présentation de la plateforme expérimentale et démonstrative du PhotoVoltaïque Garanti à La Réunion (PVG)
    http://www.arer.org/pj/articles/453_PVG-Reunion-Montage-d-une-plateforme-experimentale-v20091015-finale.pdf

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  2. Avatar de ray
    ray

    Merci el gringo pour cette info EDF. La technologie Sodium-Soufre a fait par le passé l’objet de nombreuses études de développement aussi bien aux US qu’en Allemagne ou en France (CGE dans les années 80 avec Pompon et Jasquelin). L’erreur des années 90 a été de vouloir en faire une dangereuse batterie embarquée sur véhicule (BMW) alors qu’elle peut-être une excellente batterie fixe pour le load leveling (le « déplacement » dit le papier), ce qu’ont compris les Japonais. Combien de temps faudra-t-il pour que ce constat soit réalisé et que de nouveaux programmes de développement soient lancés? Je ne vois pas d’autre salut pour le stockage électrique de masse que le Sodium et le Soufre. Oublions les sels de Vanadium (?) et le couple Zn-Brome proposés par des entreprises américaines.

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  3. Avatar de el gringo
    el gringo

    La puissance totale des batteries NaS installée au Japon atteignaient 165 MW fin 2007 et la production de NGK/TEPCO qui était de 90 MW par an en 2008 passera à 150 MW en 2010.
    http://www.pole-derbi.com/photo_derbi/NAS%20Presentation%20090612Document.pdf
    Il faudra encore diminuer le coût (ou trouver une solution pour augmenter la capacité des batteries à un coût identique) d’un facteur 3 à 5 pour en faire une solution viable par rapport aux coût des ENR dans les conditions économiques actuelles.
    Certaines recherches récentes vont dans cette voie.
    http://www.technologyreview.com/energy/24043/page1/
    Pour rappel, 1 MW permettrait d’alimenter environ 700 foyers (1.5 KW) qui est la consommation moyenne en heure de pointe (hors chauffage).

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  4. Avatar de ray
    ray

    Ne mélangez pas tout el gringo, c’est déjà assez compliqué pour le profane. Je pense que votre deuxième lien n’a rien à voir avec le sujet. Cela ressemble à une annonce de chasseur de prime américain.

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  5. Avatar de el gringo
    el gringo

    Les batteries Sodium-Soufre (NaS) et Sodium-Ion ne font qu’un.
    http://en.wikipedia.org/wiki/Sodium-sulfur_battery
    Si on veut passer d’un prototype à un usage industriel, le coût va devenir un paramètre primordial en fonction de l’usage que l’on compte faire des batteries NaS.
    Quelques informations supplémentaires sur les projets de NGK aux USA.
    http://www.energy.ca.gov/2009_energypolicy/documents/2009-04-02_workshop/presentations/2_2%20NGK-NAS%20-%20Harold%20Gotschall.pdf

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  6. Avatar de ray
    ray

    El gringo, Je vous remercie de votre confiance, mais cet article n’a RIEN A VOIR avec le sodium soufre. C’est un attrape couillons. Lisez bien!
    Whitacre’s sodium-ion cells are similar in some ways to lithium-ion cells–the type used in portable electronics and in some electric vehicles. In both types of cell, ions are shuttled between the battery’s positive and negative electrodes during charging and discharging, with an electrolyte serving as the medium for moving those ions. But because sodium is orders of magnitude more abundant than lithium, it is cheaper to use. To make the cells cheaper still, Whitacre plans to operate them at lower voltages, so that water-based electrolytes can be used instead of organic electrolytes. This should further decrease manufacturing costs, since water-based electrolytes are easier to work with.

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  7. Avatar de el gringo
    el gringo

    C’est en effet un effet d’annonce mais le problème du coût reste entier.
    « In principle, a sodium-ion system can be low-cost, and with aqueous electrolytes, it could be really low-cost, » says Jeff Dahn, a professor of physics and chemistry at Dalhousie University in Nova Scotia, Canada.
    C’est tout l’enjeu car l’investissement dans les techniques de stockage est très important et cela risque d’en réduire l’usage à quelques situations particulières. Les batteries NaS coûte 2000$ par KW de puissance installée contre 600 à 700 $/KW pour le stockage par air comprimé que vous citez dans un autre article.
    Voir par exemple cette étude de l’IEA sur le stockage d’énergie.
    http://www.iea.org/papers/2009/energy_storage.pdf
    De plus se pose pour les USA le problème sensible de leur indépendance énergétique et leur refus désormais de dépendre d’un fournisseur étranger sur le sujet à quelque niveau que ce soit.

    Répondre
  8. Avatar de ray
    ray

    Les USA ils devront faire comme les copains, arrêter de faire du cinéma dans leurs cuisines, avec des batteries à l’eau qui n’existent pas dans le but de tirer du fric au DOE et se mettre à bosser INDUSTRIELLEMENT sur les couples électrochimiques existants. Pour l’instant ils sont dans les choux après le Japon, la Chine, la Corée. Je vous rappelle que Johnson Controls qui possède la marque VARTA dans les batteries au plomb, est venu acheter la technologie Li-Ion pour EV au français SAFT.
    NGK affirme pouvoir descendre son coût des batteries NaS à 140$/kWh ce qui me semble tout à fait réaliste (cela fait dans les 10 dollars par élément cylindrique de 50 Ah fait d’aluminium, de sulfure de sodium, de carbone, d’un tube d’alumine béta et d’un couvercle avec traversée isolante et collecteur; ainsi que 4 dollars de plus pour l’assemblage en batterie et la conversion du courant). Au régime de décharge en 5 ou 6 heures ceci conduit à 800$/Watt, ce qui est excellent.
    Je m’excuse de n’être pas d’accord avec le savant de l’IEA qui prend un régime en 8 heures et 250$/kWh.

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  9. Avatar de el gringo
    el gringo

    Les USA sont en effet très en retard sur ce sujet et se doivent donc de reprendre l’avantage.
    Les batteries totalement liquides (et non pas à l’eau) sont l’une des solutions les plus prisées par les USA (dans le top 10 des priorités) et leur développement a obtenu les fonds les plus élevés parmi les 37 projets retenus (sur les 3600 proposés) en 2009 par l’ARPA.
    http://www.greencarcongress.com/2009/10/arpae-20091026.html
    Leur conception devrait les rendre aussi bien meilleur marché que les batteries classiques.

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  10. Avatar de el gringo
    el gringo

    Et TOTAL a ajouté 4 millions de dollars de plus dans ces recherches.
    http://web.mit.edu/newsoffice/2009/liquid-battery.html

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  11. Avatar de ray
    ray

    Si l’on en croit l’expérience, les technologies les plus prisées par le DOE doivent être largement évitées. Quand aux 4 millions de dollars dépensés par Total, que voulez-vous que cela prouve mon cher el gringo? RIEN!
    Je pense que le crible de choix entre une technologie sérieuse candidate pour le stockage de masse d’énergie du futur et d’une technologie bidon d’un professeur nimbus d’une Université américaine repose en priorité sur les matériaux nécessaires à la mise en oeuvre de cette dite technologie. Si vous lisez Vanadium, Nickel, Cobalt, Zinc c’est mal barré! Bannissez la plupart des métaux de transition (acceptez le Fer bien sûr) et vous aurez fait un grand pas vers la sagesse électrochimique.
    Sachez que ce milieu est encombré d’escrocs qui ne vivent que de subventions et de création de start-ups éphémères qui durent ce que durent les roses…le temps de manger le capital.

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