INNOV ECO "Les nouveaux challenges du stockage d'énergie" Jeudi 11 juin 2015, Paris
Le stockage, c est l anticipation d un besoin. Ce n est pas le propre des humains Le stockage de l énergie est très ancien Le stockage: une quantité d énergie (en KWh) une puissance (KW) x un temps de stockage
Sous forme de chaleur ou de froid Chauffage à accumulation Le cumulus d eau chaude de la nuit vers le jour 3GW déplacé 28 TWh/an pour 300 TWh dans le batiment. Les glacières du printemps vers l été La chaleur et le froid représentent de 40% à 50% de l énergie consommée. La chaleur est obtenue par combustion (fossile ou bio), par les géothermies, par le soleil thermique. Elle peut être distribuée par des réseaux de chaleurs qui valorisent le stockage et la récupération Académie des technologies, Grand Palais des Champs Elysées, Porte C, avenue Franklin D. Roosevelt, 75008 Paris
Le stockage de l électricité se fait aussi sous forme de chaleur. Profil Photovoltaique mars 2015
Le stockage de l électricité se fait aussi sous forme de chaleur. Les systèmes thermodynamiques permettent de stocker pour 4 ou 5 heures (sels fondus, gaz)
Sous forme de carburant non fossile Le transport au XIX siècle: 30 % de la SAU, une récolte par an et l importation d Ukraine etc : Aujourd hui la biomasse solide, liquide, gaz: c est un des moyens de produire de l énergie stockable en complément nécessaire des ENR intermittentes. Compétition avec l alimentation? Selon des études récentes de la FAO et du CIRAD, une partie non négligeable des terres potentiellement arables ne sont pas cultivées, ou avec des rendements très faibles. Faut-il développer la bioénergie en zones tropicales(sans modifier la biodiversité). Pour usage local et pour obtenir des revenus d exportation, comme le cacao, le café..?
Sous forme mécanique Les volants d inertie des machines à vapeur, des tracteurs etc L hydraulique mécanique des moulins à eau avec réservoirs Les animaux de traction Académie des technologies, Grand Palais des Champs Elysées, Porte C, avenue Franklin D. Roosevelt, 75008 Paris
Et les lacs? Power to gas H2 CH4
La demande de stockage croit fortement du fait du développement très rapide des ENR intermittentes Passage du stockage d anticipation au stockage d une ressource irrégulière et de coefficient de charge très variable selon les positions géographiques (PV 1100 heures, éolien 1900 heures /8760 heures en France à comparer au Maroc par exemple)
Le stockage hydroélectrique Tous les réservoirs (énergie Volume x hauteur de chute) jusqu à épuisement du stock annuel. Seul stockage longue durée. 18 GW en France) Le fil del eau (Rhone et Rhin) stockage de qq heures, tous les jours 4,5 GW Les STEP -Stations de Transfert d Energie par Pompage. 5 GW en France 6 à 7 heures à pleine charge. Quel est le business model dans le marché de l électricité (Les sociétés hydroélectriques suisses se plaignent de n être plus rentables)
Multiples usages sous forme de stockages embarqués et stationnaires Ordinateurs, téléphone Automobile (hybridation partielles des F1) Avions ENR i Technologies dominantes: le stockage chimique Supercondensateurs
Table 8 - Comparison of Electrochemical Storage Technologies (MW, Discharge, Cycles, Function) [1]. Comparison of Chemical Energy Storage Technologies (EST) (Round-trip %, Cycles, discharge hours, USD/kWh, Wh/kg, W/kg) [2] Technology Capacity Range (MW) Discharge Duration Cycles at 80% depth of discharge Storage Function Lead-acid [1] The Energy Storage 0.1-1 MW Technologies scalable (largest (EST) 40 Market MW) 2011-2021, 2010. 1 min-5 h 1000-2100 Power quality / Bridging [2] Visiongain, 2010. Nickel Based 0.1-1 MW scalable 1 min-10 h 500-1500 Power quality Lithium Based 0.1-1 MW scalable (largest 32 MW) 1 min-10 h 2000-9000 Power quality / Bridging Sodium sulphur 1-34+ MW 10 min-8 h 2500-3500 Bridging Zink Bromo 0.1-10 MW 10 min-10 h 1400-3500 Bridging Vadium redox 0.1-10MW 10 min-6 h 10000-14000 Bridging Metal Air 0.1-10 MW 1 min-6 h 1-100 Power quality / Bridging
Technology Round-trip Efficiency Life Span (Cycles) Discharge Speed (hours) Cost (USD/kWh) Specific Energy (Wh/ kg) Specific Power (W/kg) Lead-acid 70-90% 600-2100 1-5 75-210 30-50 75-150 Nickel-alkaline 72-80% 3000 1-10 280-850 35-75 150-800 Lithium-ion 85-95% 7000 1-10 700-1000 35-250 150-2200 Sodium-sulphur 89-93% 2500 1-8 400-500 100-225 385-600 Zink bromide 75% 3500 1-10 500-1400 70-85 42-200 Vadium redox flow 85% 10000 1-6 500-1400 30-50 110-300 Metal-air 50% <100 1-6 75-280 450-650 200-600
Stockage chimique Quel est le Business model? économie insulaire : Ile de la Réunion 1 MW 7 heures NaS :, bagasse, hydraulique à faible stock, photovoltaique, fuel. Hors réseau, ou réseau fragile:secours Valeur donnée à la Puissance garantie par le producteur Durée : quelques heures
Tesla :Elon Musk La voiture et la maison Automobile 20 KW batterie 24 KWh 10 à 15 KWh/100 Km Tesla batterie 150 à 200 KW batterie 85 KWh Maison 6 KW à 9 KW qq KWh/jour (4 à 40)
Tesla :Elon Musk La voiture et la maison Quel est le business model de Tesla? Deuxième vie des batteries Secours en cas de panne de secteur courte hypersensibilité- (groupe électrogène) Garantie de puissance fournie Marché de l électricité en Californie
La legislation californienne encourage le stockage pour accompagner la croissance des ENR intermittentes (12 GW PV comparé à 5 GW en France): 1,3 GW stockage électrique prévu en 2020 dont 0,2 GW behind the meter pay back 3 à 5 ans Le marché européen? En allemagne, 38 GW de PV.
>>>Tendance à l autonomie partielle avec recours eceptionnel au réseau Quel est le modèle économique du réseau s il est contraint à un usage rare et peut-être simultané (période sans solail et sans vent): comment est rémunéré l amortissement de l investissement et l entretien ou l extension. Il y a en parallèle une demande de réseau de transport pour relier la zone de production et la zone de consommation. (foisonnement global).
Power to gaz Electricity from for example wind or solar PV Electrolysis Sabatier reactor Gas grid Exploiter l électricité produite en excès une partie du temps (et donc gratuite ou même à prix de marché négatif pour transformer en H2 et CH4, stocker sous forme gazeuse et utiliser plus tard. Opportunité de l électrolyse à membrane Continuité avec le gaz naturel et avec le biogaz. Business model?
Power to gaz L électricité est à prix nul ou négatif à la production, mais il faut l utiliser sur place pour éviter les couts de transport C est un des seuls moyens renouvelable pour le stockage longue durée, intersaisonnier et interannuel, avec les bioénergies Utilise les réseaux et les infrastructures existantes pour le gaz. A quel prix?
C est le marché qui crée les opportunités: Les subventions L EU ETS et le prix du carbone Le marché de l électricité (coût marginal nul et niveau élevé de subventions coût marginal pour le consommateur). Les marchés de capacité, la garantie de production
C est le marché qui crée les opportunités: Le besoin de stockage est artificiel (on n a pas besoin d ENR i et de voitures électriques) C est un choix de politique énergétique de valoriser le stockage avec une vision long terme pour préparer l avenir
merci
merci