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Une avancée importante dans le secteur du stockage d’énergie permettrait de recharger en quelques minutes les voitures électriques, qui auraient donc une autonomie semblable aux véhicules à essence ou diesel. Un article de notre partenaire, The Guardian. 
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La transition énergétique passe par un accroissement important de la production d’électricité renouvelable, notamment en provenance d’éoliennes et de panneaux photovoltaïques. Ces deux technologies ont la particularité de dépendre des conditions météorologiques locales et donc d’afficher une production variable. Il est en effet envisageable de réduire leur production lors de pics, mais il est impossible d’en augmenter la production en cas d’absence de vent ou de soleil ! D’où une possible non concomitance entre la production et la demande d’électricité.
Stéphane NEREAU's insight:
Afin de maximiser le taux d’énergies renouvelables (EnR) dans le mix électrique, IFPEN propose des innovations technologiques pour le développement des filières de stockage d’énergie.
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La transformation de l’électricité en gaz injecté ensuite dans les réseaux permettrait de valoriser des excédents d’électricité produite par des sources renouvelables comme l’éolien ou le photovoltaïque. Ce principe de conversion, baptisé Power-to-Gas est actuellement à l’étude dans plusieurs pays européens.
Stéphane NEREAU's insight:
S’appuyant sur l’importante capacité de stockage des infrastructures de gaz (stock en conduite et stockages souterrains), la conversion de l’électricité en gaz fait l’objet de recherches dans plusieurs pays européens comme l’Allemagne ou le Danemark. Le Power-to-Gas consiste à transformer l’électricité renouvelable en hydrogène par électrolyse de l’eau, hydrogène qui peut ensuite être injecté dans le réseau de gaz naturel en l’état, ou après une étape de méthanisation, qui consiste à l’associer à du CO2 pour le convertir en méthane.
Eco Act (@eco_act on Twitter)'s curator insight,
January 28, 2015 6:05 AM
Power-to-Gas, une solution #innovante pour pallier aux limites de stockage des énergies #renouvelables | #COP21
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Le stockage d'énergie distribué représente pour le secteur électrique un profond changement de paradigme". Tels ont été les propos tenus par Janice Lin, fondatrice de la CESA (California Energy Storage Association) lors de la conférence annuelle ESNA (Energy Storage North America), regroupant les 1er et 2 Octobre 2014 plus de 1500 professionnels du secteur de l'énergie à San José en Californie. Le succès de ce colloque, qui a vu en l'espace d'une année son audience doubler, confirme l'intérêt croissant porté à cette thématique outre-Atlantique. [1]
Stéphane NEREAU's insight:
Le stockage d'énergie distribué concentre aujourd'hui l'attention de l'ensemble des acteurs de l'industrie électrique (régulateurs, opérateurs de réseau, fournisseurs d'électricité, producteurs d'énergie décentralisée, fabricants de batterie et d'onduleurs, etc.). De plus, les autorités politiques américaines soutiennent activement le développement commercial de la filière aussi bien à l'échelle fédérale avec le FERC Order 755 [2] qu'étatique avec par exemple la loi californienne AB2514 obligeant les utilities à déployer 1.3GW de stockage d'ici à 2020. [3] Compte tenu de cette forte volonté politique, l'émergence du stockage distribué dans les prochaines années semble inéluctable. Néanmoins, certains verrous continuent aujourd'hui de freiner son plein essor.
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Stéphane NEREAU's insight:
Très plébiscités par les acteurs de l'énergie, les smart grid suscitent l'enthousiasme mais pour l'instant, sur le terrain, les expérimentations se comptent sur les doigts de la main. Dans le cadre des investissements d'avenir, l'Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie (Ademe) a sélectionné et financé un projet qui, après trois ans et 4,1 millions d'euros, vient de se concrétiser.
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Stéphane NEREAU's insight:
Le futur de l'automobile électrique dépend en grande partie du développement de ces batteries. L'industrie place actuellement ses espoirs dans les batteries lithium-soufre, à très haute capacité de stockage. De plus, grâce à l'ajout d'atomes de soufre, celles-ci sont moins chères et moins toxiques que les accumulateurs lithium-ion conventionnels. Cependant, il existe encore quelques défis à résoudre avant de pouvoir intégrer les batteries lithium-soufre aux voitures. Par exemple, la vitesse et la quantité de cycles charge-décharge doivent être améliorées avant qu'elles puissent devenir une alternative réaliste aux batteries lithium-ion.
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L’un des principaux défis auxquels sont confrontés les énergéticiens en matière de production et de distribution est celui du stockage de l’énergie. Pour surmonter le problème de l’intermittence des énergies renouvelables (éolien, solaire, etc.), acteurs privés et pouvoirs publics unissent leurs forces pour développer des solutions innovantes de stockage et ainsi stimuler la croissance économique. Petit panorama des techniques employées et actuellement mises au point outre-Manche.
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Développé à l'EPFL depuis 2002, le stockage d'énergie sous forme d'air comprimé est en mesure de répondre aux besoins des réseaux utilisant de plus en plus d'électricité d'origine renouvelable.
Stéphane NEREAU's insight:
Au Laboratoire d'électronique industrielle (LEI), son directeur Alfred Rufer travaille depuis plus de dix ans sur un système de stockage original: de l'air comprimé. L'utilisation d'un piston hydraulique – au lieu d'un piston mécanique c'est de l'eau qui, pompée dans un cylindre, comprime l'air dans l'espace restant – confère au système un rendement optimal, générant beaucoup moins de pertes sous forme de chaleur. Stocké dans des bouteilles, l'air à haute pression peut être conservé sans pertes jusqu'au moment où il sera nécessaire de générer à nouveau de l'électricité, par détente dans ce même cylindre. «L'un des avantages de notre système est qu'il ne nécessite pas de matériaux rares. En outre sa robustesse lui confère une grande longévité», explique Alfred Rufer.
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Grâce à un système composé de nanotubes de carbone, des scientifiques du MIT et de Harvard ont réussi à stocker une plus grande partie de l’énergie solaire sous forme chimique, de manière à pouvoir produire de la chaleur à la nuit tombée…
Stéphane NEREAU's insight:
Leur méthode repose sur des molécules appelées photocommutateurs. Ces composés, soumis à l’énergie du soleil, changent de forme, et peuvent garder leur position durant un moment. Le jour donc, les réserves gonflent au fur et à mesure. Mais à la nuit tombée, par une petite stimulation électrique, lumineuse ou thermique, ces molécules retrouvent leur forme d’origine, et libèrent en même temps de la chaleur, directement exploitable pour la cuisine ou le chauffage d’un logement. En revanche, il ne sert à rien de la convertir en énergie électrique, sous peine de perdre l’intégralité du rendement. Gros avantage : rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme… en énergie. Pas d’émission de composés toxiques pour la planète donc.
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Dans le cadre d'un concours d'innovation lancé par le ministère de l'énergie et du changement climatique (DECC, department of energy and climate change), le consortium EVEREST [1] (Electric Vehicle Embedded Renewable Energy Storage and Transmission, en français : de stockage et transmission d'énergie renouvelable embarqué sur des véhicules électriques) a reçu un contrat d'une valeur de 3 M£ afin de développer un démonstrateur d'une nouvelle technologie de stockage d'énergie.
Stéphane NEREAU's insight:
Une des missions du DECC consiste à promouvoir l'innovation dans les technologies bas carbone, dans le but de créer les conditions idéales pour un avenir énergétiquement vert. Ainsi, le DECC a lancé un concours d'innovation visant spécifiquement la recherche dans le domaine du stockage d'énergie et son éventuel implémentation à travers le Royaume-Uni. Ce concours s'insère dans l'initiative gouvernementale appelée Small Business Research Initiative [2], qui ambitionne d'inciter à l'innovation par le biais des marchés publics.
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L’île de beauté teste les solutions technologiques les plus en pointes pour anticiper la transition énergétique.
Stéphane NEREAU's insight:
Depuis 2012, la plate-forme expérimentale Myrte teste le stockage de cette énergie sous forme d’hydrogène. Quelques 21 millions d’euros sont consacrés à ce projet. L’installation est raccordée au réseau. Elle se compose d’un champs photovoltaïque couplé à un électrolyseur qui produit de l’hydrogène et de l’oxygène stockés dans une pile à combustible qui, à la demande, produit de l'électricité le soir quand les panneaux ne produisent plus. Le rendement de l’installation est encore faible, de l’ordre de 50 %, et couvre les besoins d’un hameau. Mais le prototype permet, selon le directeur de la plate-forme, Philippe Poggi, « d’examiner la capacité du système à répondre aux objectifs d’écrêtage des pointes et de lissage de la puissance photovoltaïque produite ». L’expérience, conduite avec le CNRS et le CEA Liten, a produit une quinzaine de publications scientifiques.
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Dans le cadre du projet européen "stoRE", auquel ont participé des scientifiques de l'Université Helmut Schmidt de la Bundeswehr de Hambourg, la création d'une infrastructure de stockage permettant une pleine intégration des énergies renouvelables dans le réseau électrique européen a été étudiée. En effet, en raison du manque de capacités de stockage pour les sources d'énergie renouvelables, celles-ci ne seraient actuellement économiquement pas rentables. La directive sur les énergies renouvelables de l'Union européenne (2009) enjoint ainsi explicitement aux Etats membres de trouver de nouvelles possibilités pour le stockage de l'énergie. Tous les Etats membres sont également encouragés à élaborer des plans d'action nationaux pour les énergies renouvelables.
Stéphane NEREAU's insight:
Dans le cadre du projet "stoRE", composé de neuf partenaires issus de sept pays différents [1], la demande en capacités de stockage d'énergie a ainsi été calculée pour six pays (Allemagne, Autriche, Grèce, Irlande, Espagne et Danemark) ; en outre, des recommandations pour la conception de telles capacités dans les régions écologiquement sensibles ont été élaborées, et des recommandations pour l'amélioration du cadre réglementaire aux niveaux européen et national ont été réalisées. L'objectif du projet "stoRE" est de parvenir à un accord entre les fournisseurs d'énergie, les organisations environnementales et les législateurs sur l'adaptation de la structure du marché de l'énergie européen. Des propositions concrètes ont été faites au niveau européen, et vont maintenant être examinées par les comités de la Commission Européenne. [2] Plus d'informations sur les conclusions du projet STORE sur sa page web : http://www.store-project.eu/
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Stéphane NEREAU's insight:
Le projet – signalé dans un papier publié dans Nature le 9 Janvier – repose sur l’électrochimie de petites molécules naturellement abondantes, bon marché, organiques (à base de carbone) appelées quinones, qui sont semblables à des molécules qui stockent l’énergie dans les plantes et les animaux. Les Quinones sont abondantes dans le pétrole brut ainsi que dans les plantes vertes. La molécule que l’équipe de Harvard a utilisé dans sa première batterie de flux basé quinones est presque identique à celle trouvée dans la rhubarbe. Le chef d’équipe – Michael Aziz, professeur des matériaux et technologies de l’énergie à Harvard – a déclaré que les prochaines étapes du projet seront l’optimisation du système pour l’amener vers une échelle commerciale. « Jusqu’à présent, nous avons vu aucun signe de dégradation après plus de 100 cycles, mais les applications commerciales exigeons des milliers de cycles » a-t-il dit. Il s’attend également à réaliser des améliorations significatives dans la chimie sous-jacente du système de batterie. « Je pense que la chimie que nous avons maintenant pourrait être la meilleure qui existe, mais nous avons des idées qui pourraient mener à d’énormes améliorations. »
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Une étude de Schneider Electric révèle le manque de préparation des entreprises face à la nouvelle économie de l’énergie. Éclairage.
Stéphane NEREAU's insight:
Parmi les principaux résultats de l’étude :
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Mme Amber Rudd, la sous-secrétaire d'Etat parlementaire pour l'énergie, a inauguré officiellement le 15 décembre dernier, la plus grande batterie de l'Europe à Leighton Buzzard pour un essai qui durera deux ans et qui vise à évaluer le rôle du stockage d'énergie dans la réduction des émissions de carbone et dans la protection du réseau électrique des fluctuations des énergies renouvelables.
Stéphane NEREAU's insight:
Composé de 3000 batteries lithium-ion, avec une puissance de 6MW/10MWh, le système de stockage d'énergie, appelé "Smarter Network Storage" (SNS), a une capacité suffisante pour fournir de l'énergie à :
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Un des plus gros fournisseurs d’électricité américain détient 600 000 batteries à lithium-ion remplies d’énergie provenant des éoliennes environnantes. De quoi économiser de l’énergie pour les années à venir et se diriger vers une transition énergétique.
Stéphane NEREAU's insight:
Avec l’épuisement des ressources et le dérèglement climatique engagé, optimiser les dépenses d’énergie et trouver de nouvelles solutions énergétiques apparaissent une nécessité. D’autant plus que les catastrophes naturelles dûes aux infrastructures humaines, comme la catastrophe de Fukishima de mars 2011, ont remis en cause les modèles énergétiques établis, et suggèrent de se diriger vers des énergies vertes : énergie solaire et éoliennes en tête. Or, aux Etats-Unis, la consommation énergétique est sous-estimée dans 1% des cas, ce qui nécessite l’activation de "peaker plants”, énormes centrales brûlant des gaz naturels et polluants, pour combler le manque d’énergie (pendant l’été notamment). De nombreuses initiatives voient alors le jour. A titre d’exemple, la start-up Ohmconnect travaille pour éviter l’activation de ces centrales en avertissant les consommateurs de faire baisser leur consommation électrique à un moment donné. Et dans le désert des Mojaves situé au sud de la Californie, l’entreprise Southern California Edison s’emploie quant à elle à stocker l’énergie produite par les éoliennes sous la forme de petites batteries, et compte bien remplacer l’utilisation des vieilles centrales grâce à l’énergie stockée.
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Si l’énergie solaire est prometteuse, elle reste encore aujourd’hui chère à produire et elle est, comme toute énergie intermittente, confrontée au manque de solutions de stockage. Une difficulté à laquelle le professeur Yiying Wu et son équipe de l’université de l’Ohio pourrait bien avoir trouver la solution : la création d’unenouvelle batterie solaire combinant à la fois des cellules génératrice d’énergie et une batterie capable de stocker directement cette énergie.
Stéphane NEREAU's insight:
Problème, pour exploiter cette nouvelle pile à oxygène haute technologie, il fallait dans le même temps concevoir un panneau solaire qui laisse passer l’air et donc l’oxygène. Chose impossible avec les panneaux solaires solides traditionnels. Ces scientifiques ont donc mis au point un panneau solaire perméable constitué de tiges de dioxyde de titane et ressemblant ainsi à une sorte de tissu flexible, laissant passer l’air par les mailles et absorbant les rayons du soleil par les tiges. Ces tiges appartiennent à la catégorie des cellules solaires de Grätzel sensibles à la couleur et ont donc été teintée de rouge pour optimiser leur réception.
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Un groupe de chercheur coréens a annoncé avoir transformé des mégots de cigarette en un matériau qui pourrait être intégré à l'avenir dans les ordinateurs, les appareils portatifs, les véhicules électriques et même les éoliennes à des fins de stockage d'énergie. Leurs conclusions ont été publiées le 5 août 2014, dans la revue 'Nanotechnology'.
Stéphane NEREAU's insight:
"Notre étude a montré que le filtre des cigarettes usagées pouvait être transformé en un matériau à base de carbone hautement performant et cela en utilisant un processus simple, tout en offrant une solution écologique pour répondre aux besoins énergétiques de la société" a déclaré le professeur Jongheop Yi, de l'Université nationale de Séoul, Co-auteur de l'étude. "De nombreux pays élaborent des réglementations strictes pour limiter la pollution toxique des mégots de cigarette non biodégradables qui sont jetés dans la nature chaque année ; notre méthode est juste un moyen d'y parvenir."
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Après une phase expérimentale menée de mars 2010 à mars 2011 par le gestionnaire de réseau ERDF, Jean-Marc Ayrault, Premier ministre, a confirmé en juillet 2013 le déploiement du compteur communicant Linky. Objectif fixé : installer trois millions de compteurs d'ici 2016 et remplacer les 35 millions de compteurs électriques installés actuellement en France, d'ici 2020. Mais la Commission de régulation de l'énergie (CRE) propose de revoir ce calendrier et les cibles fixées, dans une délibération portant proposition de décret, publiée le 28 juillet.
Stéphane NEREAU's insight:
Le stockage d'énergie est une technologie essentielle pour la transition énergétique et a été ainsi identifié tant dans la stratégie française que dans la stratégie britannique. Toutefois, il n'y a à l'heure actuelle au Royaume-Uni ni vraie vue d'ensemble, ni feuille de route précise. Cependant, des projets individuels ne cessent d'être mis en place, ouvrant le chemin au développement de cette technologie.
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La Greenergy Box, système de stockage et de gestion d'énergie développé par Areva, a été installée sur la plateforme expérimentale MYRTE, située sur le site de l'Université de Corse de Vignola à Ajaccio.
Stéphane NEREAU's insight:
Composée d'un électrolyseur et d'une pile à combustible, la Greenergy Box permet d'augmenter le potentiel de stockage de l'électricité produite. Ce nouveau dispositif offre également une plus grande flexibilité dans le pilotage du réseau et permet aux équipes de recherche de l'Université de Corse associées au CNRS et du CEA d'envisager et tester différents scénarios dans la gestion de l'énergie.
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Hydro-Québec et Sony ont annoncé mercredi la création, en juin, d'une coentreprise de recherche et de développement visant à réaliser un système de stockage d'énergie de grande capacité pour réseaux électriques.
Stéphane NEREAU's insight:
La nouvelle entreprise prévoit également faire de la recherche pour le développement d'une technologie de matériaux de batterie adaptée aux réseaux électriques, et explorer leur utilisation dans un large éventail d'applications, notamment pour diminuer la demande en puissance des postes de transformation lors de pointes de consommation et pour faciliter l'intégration au réseau de la production d'électricité provenant de sources renouvelables.
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La collaboration, au sein de l'Ecole polytechnique fédérale de Lausannne (EPFL), entre l'équipe du Professeur Xile Hu du Laboratoire de synthèse et de catalyse inorganique (LSCI) et celle du Professeur Michael Gratzel du Laboratoire de photonique et interfaces (LPI), a permis de développer une technologie bon marché et évolutive par laquelle il est possible d'améliorer la production d'hydrogène par électrolyse de l'eau réalisée grâce aux cellules photoélectrochimiques (PEC).
Stéphane NEREAU's insight:
Les cellules PEC réagissent à la lumière grâce à leur électrode photosensible - ici une photocathode -qui, immergée dans un électrolyte - ici l'eau -, produit un courant électrique permettant de décomposer l'eau en dioxygène et dihydrogène. Ce dihydrogène peut être stocké sur place puis réutilisé ultérieurement dans des piles à combustible afin de produire de l'électricité. Afin d'augmenter la vitesse de réaction, le catalyseur habituellement déposé à la surface de la photocathode où se déroule la réaction de réduction (réaction d'évolution de l'hydrogène, HER) est le platine. Ce matériau ayant l'inconvénient d'être rare et cher, les chercheurs ont développé un système catalyseur-photocathode composé d'éléments plus répandus et donc moins onéreux.
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Investissements massifs dans les batteries lithium ion, accroissement des produits destinés à l’autoconsommation pour les particuliers, innovations pour le stockage stationnaire, les marchés de la consommation d’énergie de demain s’agitent. Reste à trouver la solution optimale pour chaque usage.
Stéphane NEREAU's insight:
Reste à optimiser les rendements encore faibles de ces différentes technologies, leurs coûts et leurs usages. Pour l’autocosommation des particuliers (le fait de consommer l’électricité produite par une installation renouvelables individuelle, photovoltaïque en particulier), deux enjeux sont actuellement mis en avant : le contexte règlementaire du pays, et la maximisation du taux d’autoconsommation pour ne pas gaspiller l’électricité produite par une énergie intermittente à un instant T.
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Lors de Assises de l’Energie, réunies à Dunkerque fin janvier, GDF Suez a officiellement lancé le projet GRHYD (Gestion des Réseaux par l’injection d’Hydrogène pour Décarboner les énergies), composé de deux volets de démonstration sur le territoire dunkerquois : l’injection d’hydrogène dans un réseau de distribution de gaz naturel et la production du carburant Hythane (mélange d’hydrogène et de gaz naturel) à échelle industrielle.
Stéphane NEREAU's insight:
L’objectif de ce démonstrateur est d’évaluer et de valider la pertinence d’une nouvelle filière énergétique, composée d’hydrogène et de gaz naturel. Il s’agit d’un projet de stockage d’énergie : il a pour objectif de transformer en hydrogène de l’électricité issue d’énergies renouvelables et produite en dehors des périodes de consommation, pour la valoriser, via les usages du gaz naturel (chauffage, eau chaude, carburant, etc.). Dans ce but, un consortium s’est créé, regroupant GDF SUEZ et 3 de ses filiales opérationnelles (GrDF, GNVERT et Cofely Ineo), des équipementiers (AREVA, CETH2 et McPhy Energy), des structures publiques (CEA et INERIS), un centre technique(CETIAT),un exploitant de réseau de transport urbain (STDE) et surtout la Communauté urbaine de Dunkerque, territoire d’accueil du projet.
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McPhy Energy, spécialiste des solutions hydrogène dédiées au stockage d'énergie et aux applications industrielles, a reçu hier le Prix Cleantech 2013 du meilleur partenariat entre une PME innovante et un acteur industriel pour son association avec Enertrag dans le power to gas.
Stéphane NEREAU's insight:
En septembre 2013, McPhy Energy et le géant allemand des énergies renouvelables Enertrag ont conclu un partenariat stratégique majeur destiné à accélérer le développement du power to gas. Dans ce cadre, McPhy Energy a repris l'activité de développement et de fabrication d'électrolyseurs d'Enertrag HyTec Gmbh afin de la faire évoluer du stade de la pré-production à celui d'une gamme d'équipements commercialisés sur le marché mondial.
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Des équipes de chercheurs de l’université de Bristol et de Surrey au Royaume-Uni ont développé un matériau de nouvelle génération pour les supercondensateurs, qui stockent l’électricité et se rechargent plus vite que les batteries normales.