03/10/2016 - Silicium fondu, une nouvelle voie révolutionnaire pour le stockage de l'énergie

Menéame

Une équipe de chercheurs Institut de l'énergie solaire (IES-UPM) de la Université polytechnique de Madrid (UPM) développe un nouveau système qui permet de stocker de l'énergie dans silicium fondu, l'élément le plus abondant de l'écorce terrestre.

Le système, qui a été récemment publié dans la revue Énergie et est en cours de brevet aux Etats-Unis, est destiné à générer une nouvelle génération de centrales thermosolaires à faible coût, ainsi que de nouveaux systèmes de stockage d'électricité et de cogénération pour les centres urbains.

Les progrès inlassables des énergies renouvelables, en particulier des énergies éoliennes et photovoltaïques, ont créé un nouveau défi dans le secteur énergétique à l'échelle mondiale: le stockage de ce type d'énergie dispersée et intermittente. Ces dernières années, un grand nombre d'appareils ont été mis au point à cette fin. Certains ont déjà atteint un stade avancé de démonstration et même de commercialisation, comme le stockage connecté en réseau par batteries au lithium ou au sodium-sulfure. C'est également le cas de l'énergie thermosolaire, qui est stockée directement sous forme de chaleur dans des sels fondus pour ensuite produire de l'électricité à la demande par un générateur thermique.

Toutefois, il n'y a pas de problèmes avec les solutions existantes: des coûts excessifs aux problèmes de sécurité, en passant par d'éventuels problèmes de pénurie de ressources matérielles à l'avenir. C'est pourquoi des centres de recherche et des entreprises du monde entier recherchent des solutions alternatives qui utilisent des matériaux abondants, bon marché et sans risques majeurs pour la sécurité des personnes.

Les chercheurs de l'IES-UPM développent un nouveau système de stockage d'énergie dans lequel l'énergie d'entrée, soit directement l'énergie solaire ou l'électricité excédentaire d'une centrale de production renouvelable, est stocké sous forme de chaleur en silicium fondu à des températures très élevées, à environ 1400 degrés Celsius. Le silicium a des propriétés uniques qui lui confèrent la capacité de stocker plus d'un mégabatio-heure d'énergie dans un mètre cube, soit environ dix fois plus que les sels actuellement utilisés dans les centrales thermosolaires. Le silicium est maintenu fondu en l'isolant de l'environnement en l'isolant jusqu'à ce qu'une telle énergie soit demandée, au moment où la chaleur stockée se transforme en électricité. Et voici le truc, comme le souligne Alejandro Datas, chercheur promoteur de ce projet. "A ces températures si élevées, le silicium brille intensément, comme le fait le soleil, et des cellules photovoltaïques peuvent donc être utilisées - ce que l'on appelle ici thermophotovoltaïques - pour convertir ce rayonnement incandescent en électricité. L'utilisation de cellules thermophotovoltaïques est la clé de ce système, car tout autre type de générateur pourrait difficilement fonctionner à des températures aussi extrêmes. En outre, ce type de cellules produisent de l'ordre de 100 fois plus de puissance électrique par unité de surface qu'une cellule solaire conventionnelle et sont capables d'atteindre plus d'efficacités de conversion, théoriquement même supérieures à 50%"

Le résultat final est celui d'un système extrêmement compact, sans parties mobiles, silencieux, capable de stocker jusqu'à dix fois plus d'énergie que les solutions existantes et qui utilise des matériaux abondants et bon marché.

La première application de ces dispositifs devrait être effectuée dans le secteur de l'énergie thermosolaire, où les systèmes complexes actuellement utilisés pour produire de l'électricité, qui utilisent des fluides de transfert de chaleur, des valves et des turbines, seraient évités. En simplifiant la configuration, les coûts de l'énergie produite peuvent être réduits de manière spectaculaire, ce qui, associé à une plus grande capacité de stockage, peut faire de cette solution l'une des solutions les plus rentables parmi toutes les solutions de production renouvelables. Dans le moyen-long terme, ces systèmes pourraient également être utilisés pour stocker l'électricité dans le secteur résidentiel et gérer tous les besoins énergétiques (électricité et chauffage) des centres urbains.

Récemment, l'équipe de chercheurs de l'UPM a obtenu un financement par le biais d'un projet Explora du ministère de l'Economie et de la Concurrence, avec lequel ils commenceront à fabriquer le premier prototype à l'échelle du laboratoire. Parallèlement, les chercheurs mettent en œuvre un projet d'entreprise (Silstore) qui vise à industrialiser ces développements. Pour l'instant, ce projet a été reconnu comme l'une des meilleures start-up nées en 2015 dans l'UPM.

Réf.

DATAS, A.; RAMOS, A.; MARTI, A.; DEL CANIZO, C.; LUQUE, A. “Ultra high temperature latent heat energy storage and thermophotovoltaic energy conversión”. Energy 107: 542-549. DOI: 10.1016/j.energy.2016.04.048. JUL 15 2016 .

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UPM

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