Les « batteries » gravitationnelles pourraient aider une énergie renouvelable de poids

Aug 31, 2023

En juillet 2020, la société Energy Vault a construit cette immense « batterie » dans les Alpes suisses. Il libère de l’énergie – de l’électricité – ou la stocke en abaissant ou en soulevant lentement des blocs lourds.

Coffre énergétique

Par Stephen Ornes

24 août 2023 à 6h30

Ceci est un autredans notre séried'histoires identifiant de nouvelles technologies et actions susceptibles de ralentir le changement climatique, de réduire ses impacts ou d'aider les communautés à faire face à un monde en évolution rapide.

Il y a un grand trou dans le sol sur un site situé à l'est de la République tchèque. C'est près de la frontière avec la Pologne, au nord, et la Slovaquie, à l'ouest. À l’heure actuelle, ce trou ressemble à un gouffre sombre du néant. Mais plusieurs chercheurs y voient une solution potentielle à un problème énergétique imminent.

La fosse mesure environ 7 mètres (23 pieds) de diamètre et 274 mètres (899 pieds) de profondeur. Cela la rend presque aussi profonde que la Tour Eiffel est haute. Le puits plonge dans un vaste bassin houiller souterrain qui s’étend jusqu’en Pologne. Jusqu’en 2021, le trou était utilisé comme mine. Le charbon qui en sortait était brûlé pour produire de l’électricité.

Mais si tout se passe comme prévu, ce trou jouera bientôt un rôle très différent dans la production d’électricité.

Les ingénieurs pensent que la mine pourrait être rénovée pour stocker de l'énergie. Cela fonctionnerait comme une sorte de batterie rechargeable souterraine. Mais cela n’a rien à voir avec les piles AAA ou AA, ni avec les piles qui alimentent les voitures électriques. Ce ne serait pas petit et resterait en place pendant des années, voire des décennies. Et il n’utiliserait pas de métaux rares et n’aurait pas de bornes positives et négatives.

Au lieu de cela, cette batterie serait énorme et fonctionnerait par gravité.

« Il s'agit d'un système de stockage d'énergie par gravité », explique Gavin Edwards. Il travaille pour Gravitricity, une entreprise basée à Glasgow, en Écosse. Edwards est également ingénieur en mécanique sur le projet, qui devrait démarrer plus tard cette année.

L'idée est simple. Suspendez une haute colonne de blocs métalliques à des câbles épais à l’intérieur d’un puits. Les blocs seront en acier et remplis de fer – ils sont donc assez lourds. "Nous allons essentiellement essayer de soutenir une Statue de la Liberté depuis sa tête", explique Edwards. Les câbles s'enrouleront autour de poulies robustes et se fixeront aux treuils en haut.

Les systèmes basés sur la gravité illustrent l’idée d’énergie potentielle et cinétique. L'énergie potentielle est définie par la position d'un objet, comme sa hauteur au-dessus du sol. L'énergie cinétique est définie comme l'énergie incarnée par quelque chose en mouvement. Les systèmes gravitaires gagnent plus d’énergie potentielle à mesure que quelque chose de lourd – eau, pierre ou gravier – est hissé. L'énergie potentielle devient de l'énergie cinétique qui peut faire tourner une turbine lorsque le matériau lourd est abaissé de manière contrôlée.

Pour produire de l'électricité, les treuils laisseront les blocs couler lentement dans le puits. Au fur et à mesure que les blocs tombent, les câbles attachés feront tourner les turbines qui font fonctionner les générateurs. La machine fonctionne à l'envers pour stocker de l'énergie. Lorsque les éoliennes aériennes (ou les panneaux solaires) produisent plus d'énergie que nécessaire, l'énergie supplémentaire sera utilisée pour faire tourner les treuils, soulevant ainsi les blocs vers le haut de l'arbre. Cela recharge cette « batterie » afin qu'elle soit prête pour la prochaine fois que l'électricité sera nécessaire.

De telles batteries chargées par gravité pourraient aider à résoudre un problème imminent alors que le monde passe à une plus grande utilisation des sources d’énergie renouvelables. Les énergies renouvelables telles que l’énergie éolienne et solaire peuvent produire de l’électricité sans produire de gaz à effet de serre. C'est mieux pour l'environnement.

Mais les panneaux solaires ne produisent de l’électricité que lorsque le soleil brille. Une turbine, la partie tournante du système éolien, ne peut produire de l’électricité que lorsque les brises déplacent ses pales. Parfois, ces systèmes ne produisent aucune énergie. D’autres fois, ils peuvent produire plus d’énergie que ce qui peut être utilisé immédiatement. Pour étendre l’utilisation de ces systèmes, la société a besoin de moyens plus grands et plus efficaces pour stocker tout excédent d’énergie et le conserver jusqu’à ce qu’il soit nécessaire.

Les batteries conventionnelles offrent une solution. Ils « conviennent plutôt bien aux téléphones et aux voitures », explique Joe Zhou. « Mais, ajoute-t-il, ils sont trop chers pour le réseau électrique. » Près de San Francisco, en Californie, Zhou dirige Quidnet, une entreprise de stockage d'énergie. « Il doit y avoir autre chose, moins cher », dit-il.