Cette technologie de stockage d'énergie a remporté le prix européen de la meilleure innovation 2022, 40 fois moins chère qu'une batterie lithium-ion.

Le stockage d'énergie thermique utilisant le silicium et le ferrosilicium comme support peut stocker de l'énergie à un coût inférieur à 4 euros par kilowattheure, soit 100 fois

moins cher que la batterie lithium-ion fixe actuelle.Après avoir ajouté le conteneur et la couche d'isolation, le coût total peut être d'environ 10 euros par kilowattheure,

ce qui est bien moins cher que la batterie au lithium de 400 euros le kilowattheure.

Développer les énergies renouvelables, construire de nouveaux systèmes électriques et soutenir le stockage de l’énergie sont des obstacles qui doivent être surmontés.

La nature originale de l'électricité et la volatilité de la production d'énergies renouvelables telles que l'énergie photovoltaïque et éolienne rendent l'offre et la demande

d'électricité parfois inadaptées.À l’heure actuelle, cette réglementation peut être ajustée par la production d’électricité au charbon et au gaz naturel ou par l’hydroélectricité pour parvenir à la stabilité.

et la flexibilité du pouvoir.Mais à l’avenir, avec le retrait des énergies fossiles et l’augmentation des énergies renouvelables, un stockage d’énergie bon marché et efficace

la configuration est la clé.

La technologie de stockage d’énergie est principalement divisée en stockage d’énergie physique, stockage d’énergie électrochimique, stockage d’énergie thermique et stockage d’énergie chimique.

Tels que le stockage mécanique de l’énergie et le stockage par pompage appartiennent à la technologie de stockage physique de l’énergie.Cette méthode de stockage d'énergie a un prix relativement bas et

efficacité de conversion élevée, mais le projet est relativement vaste, contraint par la situation géographique, et la période de construction est également très longue.C'est difficile de

s'adapter à la demande de pointe d'énergie renouvelable uniquement par pompage-turbinage.

À l’heure actuelle, le stockage électrochimique de l’énergie est populaire et constitue également la nouvelle technologie de stockage d’énergie qui connaît la croissance la plus rapide au monde.Énergie électrochimique

le stockage repose principalement sur des batteries lithium-ion.Fin 2021, la capacité cumulée installée de nouveaux stockages d’énergie dans le monde a dépassé 25 millions

kilowatts, dont la part de marché des batteries lithium-ion a atteint 90 %.Cela est dû au développement à grande échelle des véhicules électriques, qui offrent une

scénario d’application commerciale à grande échelle pour le stockage électrochimique d’énergie basé sur des batteries lithium-ion.

Cependant, la technologie de stockage d'énergie des batteries lithium-ion, en tant que sorte de batterie automobile, ne pose pas de gros problèmes, mais il y aura de nombreux problèmes en ce qui concerne

soutenir le stockage d’énergie à long terme au niveau du réseau.Le premier est le problème de la sécurité et du coût.Si les batteries lithium-ion sont empilées à grande échelle, le coût va se multiplier,

et la sécurité causée par l'accumulation de chaleur constitue également un énorme danger caché.L’autre est que les ressources en lithium sont très limitées et que les véhicules électriques ne suffisent pas.

et le besoin de stockage d’énergie à long terme ne peut être satisfait.

Comment résoudre ces problèmes réalistes et urgents ?Aujourd’hui, de nombreux scientifiques se concentrent sur la technologie de stockage de l’énergie thermique.Des avancées ont été réalisées dans

technologies et recherches pertinentes.

En novembre 2022, la Commission européenne a annoncé le projet lauréat du « EU 2022 Innovation Radar Award », dans lequel l'« AMADEUS »

Le projet de batterie développé par l'équipe de l'Institut technologique de Madrid en Espagne a remporté le prix européen de la meilleure innovation en 2022.

« Amadeus » est un modèle de batterie révolutionnaire.Ce projet, qui vise à stocker une grande quantité d'énergie issue des énergies renouvelables, a été sélectionné par l'Union Européenne.

Commission comme l’une des meilleures inventions en 2022.

Ce type de batterie conçu par l'équipe scientifique espagnole stocke l'énergie excédentaire générée lorsque l'énergie solaire ou éolienne est élevée sous forme d'énergie thermique.

Cette chaleur est utilisée pour chauffer un matériau (un alliage de silicium est étudié dans ce projet) à plus de 1000 degrés Celsius.Le système contient un conteneur spécial avec le

plaque photovoltaïque thermique orientée vers l'intérieur, qui peut libérer une partie de l'énergie stockée lorsque la demande d'énergie est élevée.

Les chercheurs ont utilisé une analogie pour expliquer le processus : « C'est comme mettre le soleil dans une boîte. »Leur projet pourrait révolutionner le stockage de l’énergie.Il a un grand potentiel pour

atteindre cet objectif et est devenu un facteur clé dans la lutte contre le changement climatique, ce qui distingue le projet « Amadeus » parmi plus de 300 projets soumis

et a remporté le prix européen de la meilleure innovation.

L'organisateur du prix EU Innovation Radar Award a expliqué : « L'avantage est qu'il fournit un système bon marché qui peut stocker une grande quantité d'énergie pour une durée de

longue durée.Il présente une densité énergétique élevée, un rendement global élevé et utilise suffisamment de matériaux à faible coût.Il s'agit d'un système modulaire, largement utilisé, et peut fournir

chaleur propre et électricité sur demande.

Alors, comment fonctionne cette technologie ?Quels sont les futurs scénarios d’application et perspectives de commercialisation ?

Pour faire simple, ce système utilise l'excédent d'énergie généré par les énergies renouvelables intermittentes (comme l'énergie solaire ou l'énergie éolienne) pour faire fondre des métaux bon marché,

tel que le silicium ou le ferrosilicium, et la température est supérieure à 1000 ℃.L'alliage de silicium peut stocker une grande quantité d'énergie lors de son processus de fusion.

Ce type d’énergie est appelé « chaleur latente ».Par exemple, un litre de silicium (environ 2,5 kg) stocke plus de 1 kilowattheure (1 kilowattheure) d'énergie sous forme

de chaleur latente, qui est exactement l'énergie contenue dans un litre d'hydrogène à 500 bars de pression.Cependant, contrairement à l’hydrogène, le silicium peut être stocké dans des conditions atmosphériques.

pression, ce qui rend le système moins cher et plus sûr.

La clé du système réside dans la manière de convertir la chaleur stockée en énergie électrique.Lorsque le silicium fond à une température supérieure à 1 000 ºC, il brille comme le soleil.

Les cellules photovoltaïques peuvent donc être utilisées pour convertir la chaleur rayonnante en énergie électrique.

Le générateur photovoltaïque thermique est comme un appareil photovoltaïque miniature, capable de générer 100 fois plus d'énergie que les centrales solaires traditionnelles.

Autrement dit, si un mètre carré de panneaux solaires produit 200 watts, un mètre carré de panneaux photovoltaïques thermiques produira 20 kilowatts.Et pas seulement

la puissance, mais aussi l'efficacité de conversion est plus élevée.Le rendement des cellules photovoltaïques thermiques se situe entre 30 % et 40 %, qui dépend de la température

de la source de chaleur.En revanche, le rendement des panneaux solaires photovoltaïques commerciaux se situe entre 15 % et 20 %.

L’utilisation de générateurs thermiques photovoltaïques à la place des moteurs thermiques traditionnels évite l’utilisation de pièces mobiles, de fluides et d’échangeurs de chaleur complexes.De cette façon,

l'ensemble du système peut être économique, compact et silencieux.

Selon les recherches, les cellules photovoltaïques thermiques latentes peuvent stocker une grande quantité d’énergie renouvelable résiduelle.

Alejandro Data, un chercheur qui a dirigé le projet, a déclaré : « Une grande partie de cette électricité sera produite lorsqu'il y aura un excédent de production d'énergie éolienne et éolienne,

elle sera donc vendue à un prix très bas sur le marché de l'électricité.Il est très important de stocker ces surplus d’électricité dans un système très bon marché.Il est très significatif de

stocker le surplus d’électricité sous forme de chaleur, car c’est l’un des moyens les moins coûteux de stocker de l’énergie.

2. Elle est 40 fois moins chère qu’une batterie lithium-ion

Le silicium et le ferrosilicium permettent notamment de stocker de l'énergie pour un coût inférieur à 4 euros le kilowattheure, soit 100 fois moins cher que le lithium-ion fixe actuel.

batterie.Après avoir ajouté le conteneur et la couche isolante, le coût total sera plus élevé.Toutefois, selon l'étude, si le système est suffisamment grand, il est généralement plus

supérieur à 10 mégawattheures, cela atteindra probablement le coût d'environ 10 euros par kilowattheure, car le coût de l'isolation thermique ne représentera qu'une petite partie du total

coût du système.Or, le coût d’une batterie au lithium est d’environ 400 euros le kilowattheure.

L’un des problèmes auxquels ce système est confronté est que seule une petite partie de la chaleur stockée est reconvertie en électricité.Quelle est l’efficacité de conversion dans ce processus ?Comment

utiliser l’énergie thermique restante est le problème clé.

Cependant, les chercheurs de l’équipe estiment qu’il ne s’agit pas de problèmes.Si le système est suffisamment bon marché, seulement 30 à 40 % de l'énergie doit être récupérée sous forme de

l'électricité, ce qui les rendra supérieures à d'autres technologies plus coûteuses, telles que les batteries lithium-ion.

De plus, les 60 à 70 % restants de la chaleur non convertie en électricité peuvent être directement transférés vers des bâtiments, des usines ou des villes afin de réduire le charbon et les émissions naturelles.

consommation de gaz.

La chaleur représente plus de 50 % de la demande énergétique mondiale et 40 % des émissions mondiales de dioxyde de carbone.Ainsi, stocker l’énergie éolienne ou photovoltaïque dans des zones latentes

les cellules photovoltaïques thermiques peuvent non seulement permettre d'économiser beaucoup de coûts, mais également répondre à l'énorme demande de chaleur du marché grâce à des ressources renouvelables.

3. Défis et perspectives d'avenir

La nouvelle technologie de stockage thermique photovoltaïque conçue par l'équipe de l'Université Technologique de Madrid, qui utilise des matériaux en alliage de silicium, a

avantages en termes de coût des matériaux, de température de stockage thermique et de durée de stockage d'énergie.Le silicium est le deuxième élément le plus abondant dans la croûte terrestre.Le coût

par tonne de sable siliceux ne coûte que 30 à 50 dollars, soit 1/10 du sel fondu.De plus, la différence de température de stockage thermique du sable de silice

les particules sont beaucoup plus élevées que celles du sel fondu et la température de fonctionnement maximale peut atteindre plus de 1000 ℃.Température de fonctionnement plus élevée également

contribue à améliorer l’efficacité énergétique globale du système de production d’énergie photothermique.

L'équipe de Datus n'est pas la seule à voir le potentiel des cellules photovoltaïques thermiques.Ils ont deux puissants rivaux : le prestigieux Massachusetts Institute of

Technology et la start-up californienne Antola Energy.Cette dernière se concentre sur la recherche et le développement de grosses batteries utilisées dans l'industrie lourde (une grande

consommateur de combustibles fossiles) et a obtenu 50 millions de dollars américains pour terminer la recherche en février de cette année.Le Breakthrough Energy Fund de Bill Gates a fourni

fonds d'investissement.

Des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology ont déclaré que leur modèle de cellule photovoltaïque thermique était capable de réutiliser 40 % de l'énergie utilisée pour chauffer

les matériaux internes de la batterie prototype.Ils ont expliqué : « Cela crée une voie vers une efficacité maximale et une réduction des coûts du stockage de l’énergie thermique,

permettant de décarboner le réseau électrique.

Le projet de l'Institut Technologique de Madrid n'a pas pu mesurer le pourcentage d'énergie qu'il peut récupérer, mais il est supérieur au modèle américain

sous un aspect.Alejandro Data, le chercheur qui a dirigé le projet, a expliqué : « Pour atteindre cette efficacité, le projet du MIT doit élever la température à

2400 degrés.Notre batterie fonctionne à 1200 degrés.A cette température, le rendement sera inférieur au leur, mais on aura beaucoup moins de problèmes d'isolation thermique.

Après tout, il est très difficile de stocker des matériaux à 2 400 degrés sans provoquer de pertes de chaleur.

Bien entendu, cette technologie nécessite encore beaucoup d’investissements avant d’entrer sur le marché.Le prototype de laboratoire actuel dispose de moins de 1 kWh de stockage d'énergie

capacité, mais pour rentabiliser cette technologie, elle a besoin de plus de 10 MWh de capacité de stockage d’énergie.Le prochain défi consiste donc à élargir l’échelle de

la technologie et tester sa faisabilité à grande échelle.Pour y parvenir, des chercheurs de l'Institut Technologique de Madrid ont constitué des équipes

pour que cela soit possible.