Le stockage stationnaire de l’nergie - stockage stationnaire de l’nergie ... Stockage d’nergie lectrique 19 Stockage de chaleur 24 Recherches menes au CEA sur

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    Le stockage s tationnai re de lnergie

    Technologies disponibles e t recherches du CEA Jeudi 18 octobre 2012

    Contact Presse : CEA / Service Information-Media

    Tuline LAESER | T. +33 (0)1 64 50 20 97 | P. +33 (0)6 12 04 40 22

    tuline.laeser@cea.fr

    Commissariat lnergie atomique et aux nergies alternatives

    Direction de la Communication | Service Information-Mdia

    91191 Gif-sur-Yvette Cedex | T. +33 (0)1 64 50 20 11 | F. +33 (0)1 64 50 28 92

    tablissement public caractre industriel et commercial | RCS Paris B 775 685 019

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    Le stockage stationnaire de lnergie

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    CEA SACLAY / SIEGE - DIRECTION DE LA COMMUNICATION - SERVICE INFORMATION-MEDIA

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    Les enjeux du s tockage s tationnai re de lnergie ................................... ............................................. 3

    Panora ma des technologies disponibles ........................... .................................................................... 5

    STEP Station de transfert dnergie par pompage 8CAES Stockage par air comprim 9Volants dinertie 10Stockage sous forme dhydrogne 11Batterie Lithium-ion 12Batterie circulation ou Redox-Flow 13Stockage thermique par chaleur sensible 14Stockage thermochimique coupl systme solaire thermique 15

    SMES Stockage thermique par changement de phase 16

    Stockage inductance supraconductrice 17Supercondensateurs 18

    Cri tres de choix dune technologie de s tockage ............................................ ................................... 19

    Stockage dnergie lectrique 19Stockage de chaleur 24

    Recherches menes au CEA sur les sys tmes de s tockage ............................................................. 26

    Stockage lectrochimique 26Stockage thermique 31Stockage hydrogne 36

    Recherche fondamen tale sur le s tockage............................................. ............................................... 38

    Accumulateurs Lithium-ion 38Le combustible hydrogne 38Thermolectricit 39

    Conclusion ........................................ ....................................................................................................... 40

    DOSSIER DE PRESSE

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    LES ENJEUX DU STOCKAGE STATIONNAIRE DE LENERGIE

    Les recherches du CEA sur les nergies rpondent deux grands objectifs partags au niveau europen : limiter les missions de CO2, principal gaz responsable de leffet de serre contribuant au rchauffement climatique et rduire la dpendance aux ressources fossiles en raison de leur rarfaction inluctable et de laugmentation de leur cot. LUnion Europenne a dores et dj fix des objectifs pour 2020 avec la rgle des trois fois 20 : diminuer la consommation dnergie de 20%, rduire les missions de CO2 de 20% et atteindre une part dnergies renouvelables dans la fourniture dnergie primaire de 20%. Le stockage dnergie est un enjeu technologique cl pour parvenir ces objectifs. Le concept de "stockage dnergie" est dapporter de la flexibilit et de renforcer la fiabilit des systmes nergtiques. Il sagit dquilibrer dans le temps loffre et la demande en nergie, aussi bien pour la fourniture dlectricit, de chaleur et de froid. Dans le systme actuel, le lissage des pointes de consommation, cest--dire la rgulation de la demande dlectricit aux heures pleines, est principalement ralis par limportation dlectricit, la mise en fonctionnement de centrales gaz ou fioul et le stockage hydraulique (STEP). Le dploiement dautres systmes de stockage permettrait, dune part dabaisser le cot de llectricit importe, dautre part de diminuer, de manire significative, les missions de CO2 engendres par lutilisation de centrales thermiques et la dpendance de la France aux ressources fossiles. Par ailleurs, le stockage stationnaire de lnergie, aussi bien le stockage dlectricit que le stockage thermique, apparat obligatoirement associ au dveloppement des nergies renouvelables en garantissant un courant de qualit sur le rseau de distribution. En effet, la production intermittente dlectricit grce aux nergies solaires et/ou oliennes engendre des fluctuations importantes qui perturbent et dtriorent les quipements de distribution. De plus, cette offre intermittente est souvent en inadquation avec la demande : cest, par exemple, au coucher du soleil que nous clairons et chauffons nos habitations. Les technologies de stockage de lnergie font lobjet dactivits de recherche depuis de nombreuses annes au CEA. Lorganisme est prsent sur la plupart des domaines applicatifs du stockage ainsi que sur les diffrents vecteurs nergtiques (lectricit, hydrogne, chaleur), le plus souvent en rponse des demandes industrielles. A travers de nombreux programmes, les chercheurs du CEA-Liten travaillent :

    la mise au point de technologies de batteries stationnaires innovantes grce aux recherches menes sur les matriaux, et sur leur gestion,

    au dveloppement de lnergie solaire et son intgration sur le rseau, la conception de systmes de stockage adquats.

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    Les comptences transverses du CEA couvrent des applications et des technologies diversifies, qui vont de la microlectronique la thermique, en passant par llectrochimie, lhydrogne et la thermohydraulique1

    .

    Ce dossier propose, dans une premire partie, un panorama des diffrentes technologies de stockage existantes ou en cours de dveloppement. Les premires planches prsentent une illustration, le principe de fonctionnement et les caractristiques de chacune dentres elles. Dans une deuxime partie, ce dossier fait un focus sur les recherches technologiques menes au CEA dans ce domaine.

    1 La thermohydraulique est ltude du comportement des fluides sous leffet de la temprature. Elle est notamment applique dans les centrales nuclaires au niveau de la chane dextraction de la chaleur.

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    PANORAMA DES TECHNOLOGIES DISPONIBLES

    Le stockage est associ une production nergtique qui peut tre soit thermique, soit thermique puis lectrique, soit directement lectrique. Le stockage dlec trici t ncessite plusieurs tapes de transformation. Il existe cinq formes de stockage dlectricit :

    Transformation 1 Stockage dnergie Trans forma tion

    2

    Electrochimie Accumula teurs

    Raction lectrochimique

    Potentiel lectrochimique

    Raction lectrochimique

    inverse Stockage lectrochimique / chimique

    Hydrogne Electrolyse de leau

    Hydrogne Pile combustible

    Iner tie Volan t diner tie

    Moteur entranant un disque

    Energie cintique de rotation

    Alternateur rcuprant

    lnergie cintique

    Stockage mcanique Gravi taire

    STEP2Pompage

    Energie potentielle gravitaire

    Turbinage

    Air comprim CAES 3

    Compresseur

    Air comprim Turbinage

    Lnergie peut galement tre stocke sous sa forme thermique et ensuite restitue sous forme de chaleur :

    Stockage par chaleur sensible Utilisation dun matriau (liquide, solide) qui emmagasine la chaleur apporte pour la restituer ultrieurement

    Stockage thermochimique Utilisation dun ractif dont la raction chimique rversible est endothermique et exothermique4.

    Stockage par chaleur la tente Utilisation dun matriau dont lapport de chaleur entrane un changement de phase5 et qui restitue cette chaleur en sens inverse

    2 Station de Transfert dEnergie par Pompage 3 Compressed Air Electricity Storage 4 Une raction chimique peut consommer de la chaleur dans un sens (endothermique) et en produire dans lautre (exothermique) 5 La paraffine change de phase, cest--dire passe de ltat solide liquide, 70C environ. Elle est capable de restituer cette chaleur en repassant de ltat liquide solide.

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    Enfin, le stockage sup raconduc teur , ou SMES6

    , est une technologie encore au stade de dmonstration semi-industrielle qui consiste stocker llectricit sous la forme dnergie magntique grce lutilisation de bobines supraconductrices. Elle est ensuite directement restitue sous forme lectrique.

    6 Superconducting Magnetic Energy Storages

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