Cette technologie de stockage d'énergie a remporté le prix européen de la meilleure innovation 2022, 40 fois moins cher que la 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 ajout du conteneur et de la couche d'isolation, le coût total peut être d'environ 10 euros par kilowattheure,

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

Le développement des énergies renouvelables, la construction de nouveaux systèmes électriques et le soutien au stockage de l'énergie sont des obstacles qui doivent être surmontés.

La nature prête à l'emploi de l'électricité et la volatilité de la production d'énergies renouvelables telles que l'énergie photovoltaïque et éolienne font que l'offre et la demande

d'électricité parfois dépareillée.À l'heure actuelle, une telle réglementation peut être ajustée par la production d'électricité au charbon et au gaz naturel ou l'hydroélectricité pour atteindre la stabilité

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

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

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

À l'heure actuelle, le stockage d'énergie électrochimique est populaire et il s'agit également de 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.D'ici fin 2021, la capacité installée cumulée de stockage d'énergie nouvelle 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 offre une

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

Cependant, la technologie de stockage d'énergie des batteries lithium-ion, en tant que type de batterie automobile, n'est pas un gros problème, mais il y aura de nombreux problèmes en ce qui concerne

soutenir le stockage d'énergie à long terme au niveau du réseau.L'un est le problème de la sécurité et du coût.Si les batteries lithium-ion sont empilées à grande échelle, le coût se multipliera,

et la sécurité causée par l'accumulation de chaleur est 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 sont concentrés sur la technologie de stockage de l'énergie thermique.Des percées ont été faites dans

technologies et recherches pertinentes.

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

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

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

Commission comme l'une des meilleures inventions en 2022.

Ce type de batterie conçu par l'équipe de scientifiques espagnols 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 (l'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 tournée vers l'intérieur, qui peut libérer une partie de l'énergie stockée lorsque la demande de puissance est élevée.

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

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

et a remporté le prix européen de la meilleure innovation.

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

longue durée.Il a une densité énergétique élevée, une efficacité globale élevée et utilise des matériaux suffisants et peu coûteux.C'est 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 les perspectives de commercialisation ?

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

comme le silicium ou le ferrosilicium, et la température est supérieure à 1000 ℃.L'alliage de silicium peut stocker une grande quantité d'énergie dans 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 la 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 sous atmosphère

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

La clé du système est de savoir comment convertir la chaleur stockée en énergie électrique.Lorsque le silicium fond à une température de plus de 1000 º C, il brille comme le soleil.

Par conséquent, les cellules photovoltaïques peuvent être utilisées pour convertir la chaleur rayonnante en énergie électrique.

Le générateur photovoltaïque dit thermique est comme un dispositif photovoltaïque miniature, qui peut générer 100 fois plus d'énergie que les centrales solaires traditionnelles.

En d'autres termes, 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 est compris entre 30% et 40%, ce 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 la recherche, 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 générée lorsqu'il y aura un surplus de production d'énergie éolienne et éolienne,

il sera donc vendu à un prix très bas sur le marché de l'électricité.Il est très important de stocker ce 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 chers de stocker de l'énergie.

2. C'est 40 fois moins cher qu'une batterie lithium-ion

En particulier, le silicium et le ferrosilicium permettent 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 d'isolation, le coût total sera plus élevé.Cependant, selon l'étude, si le système est assez grand, généralement plus

supérieur à 10 mégawattheures, il 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.Cependant, le coût d'une batterie au lithium est d'environ 400 euros par kilowattheure.

Un problème auquel 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 que ce ne sont pas des 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 aux bâtiments, aux usines ou aux villes pour réduire le charbon et les ressources 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

les cellules photovoltaïques thermiques peuvent non seulement 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 thermique conçue par l'équipe de l'Université de technologie 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 de l'énergie.Le silicium est le deuxième élément le plus abondant de la croûte terrestre.Le coût

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

particules est beaucoup plus élevée que celle 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.Ce dernier 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 a pu réutiliser 40% de l'énergie utilisée pour chauffer

les matériaux internes de la batterie prototype.Ils ont expliqué : "Cela ouvre la voie à une efficacité maximale et à une réduction des coûts du stockage de l'énergie thermique,

permettant de décarboner le réseau électrique.

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

dans 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 a beaucoup moins de problèmes d'isolation thermique.

Après tout, il est très difficile de stocker des matériaux à 2400 degrés sans provoquer de perte de chaleur.

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

mais pour rentabiliser cette technologie, il lui faut plus de 10 MWh de capacité de stockage d'énergie.Par conséquent, le prochain défi consiste à étendre l'échelle de

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

pour le rendre possible.