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Un système à air comprimé pourrait aider l'énergie éolienne
SustainX , une startup de l'ouest du Liban, dans le New Hampshire, a reçu 20 millions de dollars de capital-risque pour tester sa technologie de stockage d'énergie à air comprimé à grande échelle.
La technologie pourrait permettre une utilisation plus large du stockage d'air comprimé, ce qui pourrait à son tour rendre les énergies renouvelables plus attrayantes, car elle permettrait de stocker l'énergie éolienne produite la nuit jusqu'aux heures du jour, lorsque la demande est plus élevée. Si elle réussit, la technologie pourrait réduire le besoin de construire des centrales au gaz naturel pour répondre à la demande d'électricité de pointe.
Le besoin de stockage augmente à mesure que les gouvernements imposent l'utilisation d'une plus grande quantité d'énergie renouvelable. SustainX a fait la démonstration d'un prototype de 40 kilowatts et achève actuellement un système d'un mégawatt, qui devrait être déployé l'année prochaine avec la compagnie d'électricité AES.
Dans le stockage conventionnel à air comprimé, l'électricité est utilisée pour comprimer l'air, qui est stocké dans des cavernes souterraines ou des aquifères. Cet air est ensuite libéré pour entraîner une turbine-alternateur afin de produire de l'électricité en cas de besoin. Un tel stockage coûte environ un dixième de ce que coûte le stockage sur batterie, mais il n'est pas beaucoup utilisé car il nécessite en grande partie un emplacement avec un espace de stockage souterrain. Le système de SustainX élimine ce problème car il peut utiliser efficacement des réservoirs de stockage hors sol plutôt que des cavernes.
Le stockage de l'air comprimé dans des réservoirs en surface n'est pas pratique avec un système conventionnel à turbine en raison de la grande taille et du coût des réservoirs. La technologie de SustainX réduit le coût des réservoirs et autres coûts d'investissement. Nous faisons du stockage d'énergie à air comprimé en surface à des prix souterrains, explique le cofondateur et vice-président Dax Kepshire.
L'entreprise réduit ses coûts en utilisant des pistons plutôt que des turbines pour produire de l'électricité. Les turbines à gaz ne peuvent produire de l'électricité qu'à partir d'une plage étroite de pressions d'air. Les pistons peuvent fonctionner sur une plus grande plage et comme l'air peut être davantage comprimé, le système peut stocker plus d'énergie. De plus, les pistons fonctionnent bien une fois que la pression dans le réservoir est tombée trop bas pour entraîner une turbine.
L'entreprise améliore également l'efficacité du système en augmentant la quantité d'électricité pouvant être produite. Dans les systèmes conventionnels, la chaleur générée par la compression de l'air est perdue dans l'atmosphère. Pour produire de l'électricité, l'air comprimé froid doit être chauffé au fur et à mesure qu'il se dilate, ce qui nécessite du carburant.
La technologie de SustainX réduit considérablement cette perte de chaleur. Il comprime l'air en utilisant l'électricité pour entraîner les pistons à l'intérieur des cylindres. Pour libérer de l'énergie, l'air en expansion entraîne les pistons en sens inverse, ce qui entraîne un générateur. Une fine pulvérisation d'eau à l'intérieur des cylindres absorbe la chaleur générée lors de la compression. L'eau chaude est stockée et pulvérisée dans les cylindres pendant la détente, de sorte que le système n'a pas besoin de carburant supplémentaire pour chauffer l'air. La pulvérisation d'eau augmente l'efficacité énergétique du processus de 54 % à 95 %, selon le cofondateur de l'entreprise Ben Bollinger.
Kepshire dit que le système peut fournir de l'électricité pour moins que les centrales au gaz naturel utilisées pour fournir de l'électricité à la demande de pointe.
SustainX fait partie d'une poignée d'entreprises travaillant sur la technologie de stockage d'air comprimé isotherme. L'autre acteur majeur dans le domaine, basé à Newton, Massachusetts Compression générale , a récemment levé plus de 50 millions de dollars pour son système, qui utilise une éolienne pour alimenter le compresseur et l'unité de détente d'air. Il n'y a que deux installations de stockage d'énergie à air comprimé en fonctionnement dans le monde, une en Alabama et une en Allemagne, totalisant 440 mégawatts. Deux projets sont en construction aux États-Unis : une installation de 300 mégawatts dans le comté de Kern, en Californie, et une installation de 145 mégawatts à Watkins Glen, dans l'État de New York.
Le stockage isotherme d'air comprimé a le potentiel d'être plus économe en énergie que les systèmes conventionnels, mais des démonstrations à grande échelle en seront la preuve, a déclaré Mark Johnson, directeur de programme à l'Agence des projets de recherche avancée du département américain de l'Énergie. Cela pourrait prendre cinq ans ou plus pour que de tels systèmes s'avèrent économiques et trouvent une large utilisation, dit-il.
Robert Schainker, cadre technique supérieur au Institut de recherche sur l'énergie électrique à Palo Alto, en Californie, affirme que le stockage en surface sera limité à moins de quatre heures de stockage - pour de plus grandes quantités de stockage, la rentabilité est meilleure pour les cavernes souterraines. L'ajout d'un kilowatt-heure de stockage dans une caverne peut coûter 2 $, dit-il, contre 250 $ pour l'ajout d'un kilowatt-heure de réservoirs de stockage.