Avec la part croissante des énergies renouvelables dans la production d'énergie, le développement du stockage d'énergie à long terme est devenu une tendance majeure. Les solutions techniques pour le stockage d'énergie à grande échelle et sur le long terme se répartissent principalement en cinq catégories : le stockage par pompage-turbinage (STEP), le stockage thermique par sels fondus, le stockage par courant de liquide, le stockage par air comprimé et le stockage d'hydrogène. À ce jour, le STEP est la solution la plus aboutie, mais le stockage par air comprimé présente l'avantage d'être à grande échelle, très efficace, peu coûteux, respectueux de l'environnement et propre, et de s'affranchir des contraintes géographiques. Il devrait ainsi compléter le STEP.
Le stockage d'énergie par air comprimé appartient à la catégorie des systèmes de stockage d'énergie de longue durée, pouvant être mis en œuvre sur une période supérieure à 4 heures, voire des jours ou des mois, grâce à un cycle de charge et de décharge du système de stockage d'énergie, et présentant des avantages exceptionnels pour la régulation des fluctuations de la production d'énergie nouvelle.
Selon Xu Yu Jie, directeur du centre de recherche et développement sur le stockage d'énergie en thermophysique de l'Institut d'ingénierie de thermophysique de l'Académie chinoise des sciences, le système électrique chinois sera à l'avenir principalement composé d'énergies nouvelles. La production d'énergie éolienne, photovoltaïque et autres énergies renouvelables, fluctuantes et intermittentes, pourrait engendrer des risques de sécurité si elles étaient injectées à grande échelle dans le réseau. Dans ce contexte, le stockage d'énergie est essentiel pour réguler efficacement le réseau électrique. Le stockage d'énergie par air comprimé représente une solution prometteuse.
« La technologie de stockage d'énergie par air comprimé n'est pas nouvelle. Les technologies traditionnelles de stockage d'énergie par air comprimé sont utilisées depuis de nombreuses années en Allemagne et aux États-Unis. Cependant, ces technologies traditionnelles dépendent des combustibles fossiles, nécessitent de vastes cavités naturelles, présentent un faible rendement de stockage et d'autres inconvénients limitent leur déploiement à grande échelle », a déclaré Xu Yujie. Il a ajouté que le système chinois avancé de stockage d'énergie par air comprimé recycle la chaleur de la compression, ne recourt plus aux combustibles fossiles et peut être utilisé sous diverses formes : dispositifs de stockage en surface, chambres artificielles et cavités souterraines. De plus, ce système améliore considérablement le rendement de stockage d'énergie.
La Chine a construit la première centrale électrique de démonstration internationale de stockage d'énergie par air comprimé de 100 MW, utilisant une technologie avancée de ce type. Raccordée avec succès au réseau, cette centrale produit de l'électricité. Située dans le comté de Zhangbei, province du Hebei, elle représente le projet le plus ambitieux et le plus performant au monde pour une centrale de ce type. Capable de produire jusqu'à 132 millions de kWh d'électricité par an, elle assure la protection contre les pics de consommation pour environ 50 000 utilisateurs. Parallèlement, elle permet d'économiser 42 000 tonnes de charbon et de réduire les émissions de dioxyde de carbone de 109 000 tonnes par an.
Quels sont les avantages du stockage d'énergie par gaz comprimé par rapport aux autres technologies de stockage d'énergie émergentes ? En résumé, il présente l'avantage d'être sûr, durable et très résistant aux chocs. Tout d'abord, le stockage d'énergie par gaz comprimé est extrêmement sûr. Prenons l'exemple du stockage d'énergie par dioxyde de carbone liquéfié (CO₂) : la liquéfaction du CO₂ étant très simple, son stockage ne nécessite que quelques mégapascals de pression. Il n'y a donc pas lieu de s'inquiéter des risques liés au stockage de gaz à haute pression. De plus, le CO₂ étant non toxique, ininflammable et non explosif, sa sécurité est optimale. Par ailleurs, étant donné qu'il s'agit d'un système entièrement mécanique, la durée de vie des systèmes de stockage d'énergie par air comprimé peut atteindre 30 à 50 ans avec un entretien normal. « Le stockage d'énergie par air comprimé est un processus physique basé sur le cycle thermique, ce qui lui confère des avantages intrinsèques en termes de sécurité et de stabilité des performances. Il est considéré comme l'une des technologies de stockage d'énergie à grande échelle les plus prometteuses. » S’appuyant sur ces avantages, Chen Haisheng, chercheur à l’Institut de thermophysique de l’ingénierie de l’Académie chinoise des sciences, a déclaré que l’application de la technologie de stockage d’énergie par air comprimé revêt une grande importance stratégique et répond à une énorme demande du marché pour la réalisation des objectifs stratégiques du pays en matière de double émission de carbone et pour l’amélioration de l’environnement naturel.
Il convient de mentionner que la puissance de décharge du stockage d'énergie par air comprimé est relativement importante. Cette technologie peut être utilisée directement dans certaines applications spécifiques. Par exemple, dans le cas des moteurs diesel équipant les grands navires, l'air comprimé est généralement stocké dans un réservoir sous pression et actionné directement sur le piston via une soupape de démarrage spéciale afin de faire tourner le vilebrequin avant l'injection de carburant. Ce système est plus compact et moins coûteux qu'un démarreur électrique de même taille, et peut fournir les pics de puissance extrêmement élevés nécessaires sans surcharger le générateur et le système de distribution électrique du navire.
En ce qui concerne les systèmes de stockage d'énergie par air comprimé, la Chine renforce encore les démonstrations et les applications à grande échelle, accumule de l'expérience dans la conception et la construction d'infrastructures et développe une chaîne industrielle complète et mature afin d'accélérer encore leur construction et leur application.
Date de publication : 14 septembre 2023
