Un stockage d’énergie au fond de la mer
Les énergies renouvelables les plus utilisées présentent un même inconvénient : elles n’ont pas un fonctionnement continu. Les systèmes photovoltaïques ne fournissent pas d’électricité la nuit et peu le jour si le ciel est couvert. Les éoliennes sont tributaires de la force du vent. Si ce dernier est trop faible, leur production est nulle, s’il est trop élevé, elles doivent se mettre en drapeau et s’arrêter.
Il faut donc avoir une installation tampon qui puisse emmagasiner de l’énergie puis la rendre au réseau quand le système principal est arrêté. Des accumulateurs peuvent jouer ce rôle mais, à l’échelle d’un réseau de distribution d’électricité, ils sont très volumineux et onéreux.
Une société hollandaise, Ocean Grazer, issue de l’Université de Groningen, propose l’Ocean Battery, un système nouveau de stockage d’énergie installé au fond de la mer. On peut le placer près d’un champ d’éoliennes, d’une ferme photovoltaïque flottante, d’une usine marémotrice ou d’un générateur utilisant l’énergie des vagues.
Le dispositif de stockage d’énergie
Un réservoir en béton pouvant contenir 20 000 m3 (20 millions de litres) est enterré un peu au dessous du fond de la mer. Il peut contenir de l’eau douce à basse pression (bien plus basse que la pression au fond de l’eau). Un ensemble de pompes et de turbines le relie à une vessie flexible (une membrane déformable) placée sur le fond de l’eau. L’excès d’électricité fournie par le système d’énergie renouvelable peut servir à pomper l’eau du réservoir dans la vessie déformable. Quand on a besoin d’électricité, on renvoie l’eau sous pression de la vessie dans le réservoir en la faisant passer par une turbine qui entraîne un générateur d’électricité.
Ceci présente une analogie avec le fonctionnement d’un barrage hydroélectrique A ceci près que, dans ce dernier cas, c’est l’énergie potentielle de gravité de l’eau « montée » dans le barrage qui est transformée en énergie cinétique de chute.
Dans le cas du système Ocean battery, on stocke l’énergie potentielle due au travail nécessaire pour amener l’eau du réservoir dans la vessie déformable à la pression du fond de l’eau. Elle sera transformée en énergie cinétique sous la pression de l’eau de mer qui surplombe la vessie flexible et qui renverra l’eau de la membrane dans le réservoir.
La figure 1 ci-après schématise ce fonctionnement.
Fig.1. Schéma du système Ocean Battery.
Quand la batterie est chargée (à gauche), la vessie flexible est
pleine d’eau et le réservoir en béton est vide. Quand la batterie
est déchargée (à droite), la vessie est vide et le réservoir plein.
Avec l’aimable autorisation d’Ocean Grazer.
Avec un réservoir d’eau enfoui d’une contenance de 20 000 m3 et une vessie flexible correspondante posée sur un fond de 30m, on peut stocker une énergie dont l’équivalent électrique sera de l’ordre de 1,5 MWH. On peut rajouter à volonté des ensembles réservoir, vessie flexible et pompes, turbines et générateurs
La figure suivante est une vue d’artiste d’une coupe verticale d’un tel ensemble de stockage d’énergie.
Fig.2. Les 3 composants principaux de l’Ocean Battery Une vessie flexible (en haut à gauche), le réservoir en béton (en bas à gauche), et l’unité de machines (en jaune, au centre) contenant pompes et turbines. Avec l’aimable autorisation d’Ocean Grazer.
Il est important de noter que l’Ocean Battery fonctionne avec de l’eau douce, évitant ainsi les problèmes de corrosion dues à l’eau de mer.
Un tel système fournit un stockage d’énergie à la source. On peut l’installer auprès de fermes d’éoliennes existantes ou en construction.
On peut ainsi compenser les arrêts transitoires des installations d’énergies renouvelables et adapter ainsi l’offre à la demande d’électricité.
Un test préliminaire d’un tel système a été effectué dans un port hollandais. Un test en grandeur réelle doit avoir lieu dans une carrière inondée.
On s’attend à ce que le système soit certifié, prêt à être posé et opérationnel en 2023.
L’Ocean Battery est un système de stockage d’énergie à réponse rapide qui autorise de fréquentes charges et décharges sans les effets d’âge propres aux accumulateurs chimiques d’électricité.
Il permet de transformer des fermes d’éoliennes en véritables centrales électriques à production contrôlée et de prévenir les instabilités du réseau et les pannes d’électricité.
Pour en savoir plus :
OCEAN BATTERY The solution for the global energy storage problem
