00:00 Hello tout le monde et bienvenue sur la chaîne Dattec. Aujourd'hui nous allons nous intéresser
00:11 aux nouvelles batteries à base de sable. Les batteries sont indispensables pour profiter
00:16 pleinement de sa production d'énergie renouvelable qui comme on le sait est intermittente. Pourtant
00:21 la pollution et leur efficacité poussent ce secteur à se réinventer constamment.
00:25 Parmi ces recherches, la première batterie au sable du monde a été mise en service
00:30 en juillet dernier en Finlande. Mais comment cela fonctionne-t-il ? Et est-ce une voie
00:35 viable pour le stockage de l'énergie ?
00:37 Avant de nous pencher sur la batterie de sable, nous devons d'abord nous intéresser au
00:43 stockage d'énergie thermique qui est la technologie à l'origine de cette nouvelle
00:48 invention. On peut citer les travaux sur les batteries au lithium-sulfure et les centrales
00:52 solaires thermiques.
00:53 Les batteries chimiques ne sont pas les seules options. Il est par exemple possible de convertir
00:58 des énergies renouvelables en chaleur et de la stocker à la place. En d'autres termes,
01:02 vous pourriez avoir une batterie thermique. Mais pourquoi devrions-nous nous soucier du
01:06 stockage de la chaleur sans carbone ? Le développement d'un plus grand nombre d'unités de stockage
01:11 thermique permettra de réduire la dépendance aux combustibles fossiles, ce qui peut également
01:16 contribuer à réduire l'impact climatique de notre consommation de chaleur.
01:20 Comment fonctionne cette technologie ?
01:22 Le stockage de la chaleur sensible est actuellement l'une des solutions de stockage les plus
01:27 répandues. En gros, il s'agit de chauffer un liquide ou un matériau solide en récoltant
01:32 l'énergie éolienne ou solaire lorsqu'elle est abondante. Et la façon typique de procéder
01:37 est de faire passer de l'électricité à travers un élément chauffant en contact
01:40 avec leur matériau de stockage. Pour évacuer la chaleur, il suffit d'abaisser la température
01:45 de la batterie en faisant entrer de l'air frais. Le moyen de transfert de chaleur peut
01:49 être quelque chose d'aussi simple que l'eau ou des composés plus complexes comme des
01:53 sels fondus utilisés dans les centrales solaires à concentration. L'opérateur du marché
01:58 de l'énergie australien AEMO estime que nous produirons 20% de l'énergie utilisée
02:03 grâce aux énergies renouvelables d'ici à 2050.
02:06 Dans cette perspective, la compagnie d'électricité suédoise Vantafol va bientôt remplir d'eau
02:12 une tour de 45 mètres de haut à Berlin. Le volume d'eau qui se trouve dans leur
02:17 réservoir est l'équivalent de 350 000 baignoires. Leurs batteries sont à côté d'une centrale
02:22 thermique qui dispose d'une réserve d'énergie éolienne pour chauffer l'eau à un peu moins
02:26 de 100°C. Elle devrait être opérationnelle en avril 2023. Ce thermos géant gardera
02:32 l'eau chaude et pourra la restituer pendant 13 heures. Cela semble prometteur.
02:36 Récemment, la start-up finlandaise Polar Night Energy a développé un nouveau type
02:41 de batterie. Il s'agit d'un silo en acier de 7 mètres contenant 100 tonnes de sable
02:45 de qualité inférieure et un tas de tuyaux. Ils ont affiné leur conception et l'ont
02:50 mis à l'échelle, faisant équipe avec Vatajankowski, un opérateur de réseau de
02:54 chauffage urbain. Une batterie plus grande chauffe déjà des maisons, des bureaux et
02:58 même une piscine municipale, ce qui permet de chauffer 10 000 personnes en tout. Et ils
03:03 pourraient reproduire ce système partout dans le monde où il existe une infrastructure
03:07 de chauffage urbain comme à New York, Boston, Philadelphie, San Francisco.
03:10 La plupart des grandes villes américaines en ont une, comme l'affirme Polar Night
03:14 Energy. Leur dernier modèle de batterie peut stocker jusqu'à 8 MWh d'énergie sous
03:19 forme de chaleur. Outre les avantages environnementaux, cette solution de stockage permet à la ville
03:23 de faire des économies. En y regardant de plus près, les températures finlandaises
03:28 peuvent être presque aussi basses que celles de l'Alaska. Ainsi, pendant la longue saison
03:32 froide, la forte demande se traduit par des coûts élevés.
03:35 D'un autre côté, la batterie de sable stockera de l'énergie propre durant l'été
03:39 quand elle est facilement disponible, puis la redistribuera tout au long de l'hiver
03:43 lorsqu'il y a peu de soleil. C'est pourquoi utiliser le sable est financièrement pratique.
03:48 De nos jours, cela aurait un impact significatif sur le budget énergétique. En fait, après
03:53 un récent conflit de paiements en mai dernier, la Russie a gelé son approvisionnement en
03:57 gaz vers la Finlande. Vous comprenez aisément leur enthousiasme envers cette technologie.
04:02 Les gouvernements locaux sont très enthousiastes à cette idée et veulent développer les batteries
04:07 à sable à une échelle supérieure. Mais comment Polar Night Energy transforme un réservoir
04:12 rempli de sable en une batterie à chaleur ?
04:14 Tout en étant connectée au réseau, la batterie reçoit l'excédent de production d'électricité
04:19 solaire et éolienne pour la charger. Celle-ci est ensuite convertie en chaleur et transférée
04:24 au sable pour être plus précise. Les énergies renouvelables alimentent une résistance chauffante.
04:29 Grâce à l'air circulant autour du sable, la résistance se réchauffe via une série
04:34 de tuyaux. Et bien que cela puisse paraître compliqué, la production de chaleur repose
04:38 sur le chauffage par résistance. C'est en fait le mode de fonctionnement d'appareils
04:42 courants comme les grippins. Leur réservoir est bien isolé de l'environnement extérieur,
04:47 ce qui minimise les pertes de chaleur au fil du temps, atteignant des températures allant
04:51 jusqu'à 600°C. Ainsi, leur unité de base peut conserver la chaleur pendant des mois.
04:56 Lorsque vous avez besoin de récupérer cette énergie, il suffit de faire circuler de l'air
05:01 frais à travers les tuyaux du sable chaud. Le résultat final qui sort du système est
05:05 de l'air chaud qui peut produire de la vapeur plus propre pour les processus industriels,
05:10 le chauffage, l'eau publique ou les habitations. Il est clair que quelque chose d'aussi simple
05:15 est sûr que le sable pour stocker de l'énergie verte est un sujet très intéressant. Mais
05:20 comment se compare-t-elle aux autres technologies de stockage ?
05:23 La simplicité est l'un des principaux avantages des piles thermiques à base de sable. Comme
05:28 l'a déclaré le directeur de la start-up, il s'agit en fait d'un silo typique qui
05:32 peut être construit dans n'importe quel atelier d'acier. Ainsi, ils n'auront pas
05:36 besoin de construire d'usine lorsqu'ils développeront sa commercialisation. Évidemment,
05:40 ils ont besoin d'autres composants, comme des tuyaux, des pompes, des ventilateurs,
05:43 des éléments de chauffage. L'équipement est facilement disponible partout, il en va
05:48 de même pour leur ingrédient clé qui est le sable. C'est un avantage clé par rapport
05:51 aux batteries chimiques conventionnelles qui dépendent de matériaux difficiles à trouver
05:55 comme le lithium, le nickel et le cobalt. Bien que Polar Night Energy puisse utiliser
06:00 n'importe quel type de sable, la start-up priorise le sable recyclé issu de l'industrie
06:06 de la construction. Cette démarche aide à minimiser les déchets. Et ce n'est pas le
06:10 seul avantage environnemental. D'autre part, des recherches montrent que les batteries
06:14 de sable de Polar Night Energy pourraient éviter le rejet d'environ 100 mégatonnes
06:18 de CO2 dans l'environnement d'ici à 2030. Cela correspond au double de la production
06:23 de CO2 par an de la ville de New York. Contrairement aux batteries chimiques, il n'y a pas besoin
06:28 de solution d'électrolyte. D'autant que l'électrolyte se dégrade avec le temps
06:31 et les batteries au lithium ont une durée de vie d'environ 15 ans au mieux. En revanche,
06:36 le réservoir de sable conçu par Polar Night Energy peut supporter des chaleurs élevées
06:41 sans perdre sa capacité de rétention de la chaleur. Et selon l'entreprise, sa durée
06:45 de vie est estimée à environ 50 ans. Cela est particulièrement raisonnable au vu des
06:50 matériaux utilisés. Il est également possible d'utiliser la chaleur stockée pour alimenter
06:54 une turbine à vapeur. Mais cela ajouterait une étape supplémentaire qui viendrait s'ajouter
06:59 à l'efficacité de l'aller-retour, la réduisant drastiquement de 99 à 25%. On est loin des
07:05 batteries lithium-ion qui ne subissent qu'une perte d'énergie de 5% lors de leur fonctionnement.
07:10 Ainsi, plutôt que de la transformer en électricité, il serait plus judicieux d'utiliser la chaleur
07:16 telle qu'elle, par exemple pour remplacer les chaudières fonctionnant au gaz naturel
07:20 pour chauffer nos bâtiments. Mais cela n'aurait du sens que dans les villes où l'on dispose
07:24 des infrastructures de chauffage urbain. En outre, cette solution verte pourrait également
07:28 décarboniser les processus industriels à forte intensité de chaleur, comme par exemple la
07:33 fabrication d'acier et de ciment. Mais qu'en est-il du coût ? Alors que le sable est très
07:38 bon marché, ils auront besoin de beaucoup de tuyaux en acier enterrés à l'intérieur,
07:42 ce qui peut gonfler les dépenses. Polarnacht Energy prévoit un coût d'environ 10 euros par
07:47 kWh une fois que le système atteint une capacité de stockage de 20 GW. Néanmoins, il y a un hic.
07:52 La capacité de stockage actuelle n'est que de 8 MWh. Il faudra donc du temps pour que cette
07:58 technologie soit compétitive. Même si les batteries à sable ne sont pas la panacée pour
08:03 un monde sans carbone, elles pourraient jouer un rôle clé dans la décarbonisation de nos
08:07 infrastructures électriques. Si vous avez apprécié notre sujet du jour,
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