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Développement des renouvelables grâce au stockage de l'énergie

Article publié le 21 mars 2008

Un des gros intérêts des énergies fossiles, c’est leur relative facilité d’utilisation
Quand on regarde les énergies qui pourraient les remplacer, il y a le nucléaire (fission ou fusion avec le projet ITER) mais qui s’adapte mal aux variations d’un réseau électrique et l’éolien, le solaire et les usines marée-motrices dont la production dépend de facteurs naturels.
En fait, pour que ces énergies de substitution soient viables, il faudrait régler le problème du stockage de l’énergie afin qu’elles puissent être compatibles avec le réseau électrique où, à chaque instant, la production d’électricité doit être égale à la consommation. Cette dernière varie beaucoup au cours d’une journée ainsi que selon la saison (ex : en hiver, les gens allument leur chauffage en rentrant chez eux à 18 heures ... pas en été)

http://www.rte-france.com/htm/fr/vie/courbes.jsp

Je n’ai pas l’impression que les gens s’en rendent compte mais l’énergie électrique ne pouvait pas être stockée jusqu’à présent. Les batteries ayant un rendement peu intéressant, il en aurait fallu une quantité hallucinante pour pouvoir être utilisée sur un réseau électrique national de cette importance. Il y a donc une contrainte forte sur les moyens de produire l’électricité pour que ça fonctionne : on utilise les usines hydroélectriques ainsi que les usines thermiques (charbon et pétrole chers, plombant notre balance commerciale et POLLUANTS ) ... celles-ci pouvant produire le surplus d’énergie demandé sur le réseau à certaines heures de la journée. J’ajouterais que la production électrique des centrales nucléaire peut être modulée grâce à des plaques de plomb pouvant ’bouger’ entre la matière fiscible et limiter la réaction en chaine mais ça n’est pas très réactif et on ne fait pas dans la dentelle.

C’est tout le problème d’un réseau électrique et l’IMPORTANCE DU STOCKAGE DE L’ENERGIE.

L’hydrogène, tout comme le pétrole, n’est en fait que de l’énergie stockée sous forme chimique.
Produire de l’hydrogène, ce n’est pas produire de l’énergie MAIS c’est néanmoins la condition indispensable pour que les énergies renouvelables puissent être développées de façon massive et pérenne. Cela prendra du temps et le nucléaire est nécessaire à moyen terme ... et même si on conserve le nucléaire, c’est une technologie qui s’exporterait facilement !

http://neel.cnrs.fr/spip.php?article1280

"Le stockage sous forme d’un hydrure métallique réversible, dont l’hydrogène est extrait par chauffage ou réduction de la pression, constitue au contraire une solution particulièrement sûre "

Petite explication scientifique :
- l’hydrogène étant le plus petit atome, il se faufile un peu partout, si en plus il est dans un environnement à haute pression, comme si on le poussait sur les parois ...eh bien .. il les traverse !
- l’avantage des nanocristaux de magnésium est double :
1) la réactivité du magnésium avec l’hydrogène
2) la taille de ces cristaux de l’ordre milliardième de mètre ce qui augmente la surface de contact avec l’hydrogène de façon gigantesque (et donc la réactivité). En fait il y a un parallèle simple avec nos poumons et notre intestin, ces derniers prennent peu de place dans notre corps mais ils comportent tellement de minuscules replis qu’un poumon adulte ’déplié’ à une surface de 25 à 100 mètres carrés.

Pour ceux qui sont plus visuels :
http://tpe.fractals.free.fr/3BII.html

C’est à basse pression, il n’y a plus de fuites contrairement à l’ancienne technologie (on ne ’pousse’ plus les atomes d’hydrogène sur les parois )

"Le premier réservoir à base d’hydrure de magnésium nanostructuré vient d’être développé. (...) Ce premier réservoir permet d’absorber 170 litres d’hydrogène, avec une densité volumique comparable à l’hydrogène liquide."

Pas de problème de compacité donc !

" Des réservoirs de plus grande capacité, optimisés en termes d’échanges thermiques, de flux gazeux et de densité gravimétrique, sont en cours de conception dans le cadre du projet Européen NessHy."

Les centrales thermiques utilisant les énergies fossiles pourraient sans aucun problème être remplacées par de l’éolien, du solaire ou des usines marée-motrice si elles étaient couplées aux réservoirs d’hydrogène décrits dans la publication du CNRS ... tout en ayant un réseau électrique qui fonctionne.
Le problème de réseau électrique qui s’est déroulé en Allemagne il y a quelques mois (avec la polémique portant sur la responsabilité des éoliennes ) n’aurait plus lieu d’être si cette technologie était adoptée !

http://tf1.lci.fr/infos/economie/consommation/0,,3350479,00-mega-panne-.html

Au passage, pour ceux qui avanceraient l’argument de construire plus de barrages, je tiens juste à rappeler que le réseau fluvial français de barrages est saturé, on ne peut plus en construire !
Tant que j’y suis, EDF a déjà fort à faire en essayant de colmater les nombreuses fissures (inquiétantes) de certains de ses barrages vétustes.

http://www.lefigaro.fr/france/20070222.WWW000000412_la_moitie_des_barrages_d_edf_serait_vetuste.html

Je me demande quand même si l’Etat et des entreprises comme EDF, GDF, Total ou les constructeurs automobiles investissent assez dans la recherche pour développer une véritable économie de l’hydrogène ....

Ce stockage à basse pression de l’hydrogène, j’en avais entendu parler dans le documentaire " l’énergie de la mer" réalisé par Johannes Bünger et Carl-A. Fechner et diffusée sur Arte science le 21 Mai 2007.

http://telleestmatele.over-blog.net/article-6657341.html

C’est donc là qu’on voit le professeur Yasuyuki Ikegami (institut pour l’énergie marine, université de Saga, Japon) utiliser une technologie similaire à celle décrite dans l’article pour le stockage de l’hydrogène.
Il y a également plein d’autres solutions très intéressantes et je vous invite donc à voir ce reportage si c’est possible et si le sujet vous intéresse.

En cherchant des infos sur Mr Pierre Beuzit, Centralien, ancien directeur de la recherche chez Renault et co-auteur du livre "hydrogène, l’avenir de la voiture", je suis tombé sur le site de sa boite spécialisée dans la recherche sur l’hydrogène ... et sur cet article très intéressant.

http://www.alphea.com/upload/b3a6d_stock_energ.pdf

En fait, je cherchais à comprendre ce que Mr Laurent Meillaud trouvait à redire au stockage de l’hydrogène à basse pression grâce aux nanocristaux de magnésium (et bien qu’il ait admis par mail "Pour le moment, ce sont les uniques modes disponibles sur les voitures qui roulent. Le stockage solide arrivera plus tard")
J’ai donc lu l’article du CEA, la principale critique envers les hydrures de magnésium est la cinétique d’absorption/désorption très lente .... tout en disant que le problème était en grande partie réglée en utilisant des nanocristaux ... comme quoi !

De plus, l’article du CNRS déjà cité décrit même un procédé meilleur grâce à des sortes de catalyseurs ainsi que des échangeurs thermiques.

S’il reste encore des problèmes à régler pour cette technologie, ça reste néanmoins une piste plus que prometteuse .... je persiste et je signe donc !

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commentaires
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par Nicolas C. (IP:xxx.xx7.130.37) le 21 mars 2008 à 11H33

Concernant la régulation de la consommation électrique, il y a eu des études intéressantes utilisant les chambres froides dans toute l’Europe pour "stocker" l’énergie : les congélateurs fonctionnent à plus haut régime quand du courant est disponible, et s’arrête lors des pics de consommation. Ces deux systèmes couplés pourraient surement permettre de se passer (enfin) des centrales thermiques et des incinérateurs.

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par wawa (IP:xxx.xx6.13.87) le 21 mars 2008 à 13H06

il manque une information importante : les rendements de la fabrication de l’hydrogène par electrolyse et sa reconversion en éléctricité. si les deux sont de 50% ce qui serai déja bien, on a un rendement de 25%. bof !!!!

le stockage de l’hydrogène n’est qu’un des problème de celui ci.

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par trip-hop (IP:xxx.xx0.19.4) le 22 mars 2008 à 13H59

http://www.cnrs.fr/publications/ima...

Je vous invite à lire cet publication du CNRS très intéressante.... notament dans la dernière partie sur "le vecteur hydrogène"

Comme vous,je ne connais pas les rendements exacts d’un ’cycle’ de l’hydrogène, mais s’il était de 25% comme vous le dites, ce serait alors du même ordre que le moteur thermique :-p

De plus, j’attire votre attention sur 2 points : 1) Les études actuellement en cours pour améliorer le rendement de cette technologie sont très prometteuses et ce dernier ne pourra qu’augmenter. 2) tôt ou tard, les ressources fossiles n’existeront plus et seules les énergies renouvelables seront disponibles. Ces dernières dépendent de facteurs naturels et ne seront compatibles avec le réseau électrique (et les transports) qu’à condition de résoudre le problème du stockage de l’énergie. L’hydrogène est actuellement l’un des meilleurs ’candidats’ pour résoudre ce problème (avec les batteries à nanotubes de carbone qui me semblent aussi très intéressantes).

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par Much (IP:xxx.xx3.162.244) le 21 mars 2008 à 15H11

J’avais lu il y a quelques années un reportage sur Techno-sciences.net, concernant les batteries à nanotubes de carbone… Voici une page similaire :

http://www.onversity.com/cgi-bin/pr...

Comme on le voit, les batteries (ou plutôt condensateurs) à nanotubes ne présentent que des avantages : rendement, impact environnemental réduit, souplesse d’utilisation, sécurité, fiabilité… C’est peut-être ça le futur du stockage d’énergie ! Quand cette technologie sera au stade industriel, on pourra alors envisager sérieusement la production d’énergies alternatives !

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par trip-hop (IP:xxx.xx0.19.4) le 22 mars 2008 à 14H33

C’est vrai que c’est une technologie qui a l’air également très prometteuse. D’ailleurs, les nanotubes de carbones peuvent également servir au stockage de l’hydrogène et semblent dotés de propriétés exceptionelles en termes d’absorption de l’hydrogène (voir en page 70 de cet article)

http://www.alphea.com/upload/b3a6d_...

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par philippeva (IP:xxx.xx7.42.74) le 21 mars 2008 à 17H08

Pour le stockage de l’énergie en installation fixe, il existe d’autre solutions. Comme par exemple l’air comprimé en caverne : http://www.industrie.gouv.fr/energi... Les solutions nouvelles seront implémentées au fur et à mesure que le prix du pétrole augmentera. Mais ces techniques seront elles aussi couteuses que le pétrole que nous avons connu. Il faudra aussi inventer une économie de la décroissance afin d’éviter qu’une crise majeure ne nous fasse utiliser les énergies les moins chères à mètre en œuvre comme le charbon.

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par mathieu hangue (IP:xxx.xx7.171.238) le 21 mars 2008 à 17H40

A propos des nanocristaux, je vous renvoie à un dossier des Amis de la Terre : "Nanotechnologies : chronique d’une invasion programmée". ( http://www.amisdelaterre.org/Nanote... )

J’espère que toutes les précautions sont prises pour les différents salariés qui manipuleront ces nanocristaux...

Quant on pense qu’il y a déjà des nanomatériaux dans l’alimentation et l’agriculture et qu’aucune étude de toxicité n’a été menée, ça laisse rêveur...

MH

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par Osiris (IP:xxx.xx7.196.77) le 22 mars 2008 à 12H59

http://fr.wikipedia.org/wiki/Réact...

Je voudrais apporter quelques précisions à cet article :

1 - Comme vous pourrez le lire dans l’article Wikipédia sus-référencé, le contrôle d’un réacteur nucléaire ne se fait certainement pas avec des plaques de Plomb, mais bien avec des "barres de contrôle" en alliage métallique, constitué très souvent de Bore et/ou de Cadnium, entre autres ... ! En outre, le fonctionnement du réacteur n’est possible que par l’utilisation d’un modérateur destiné à ralentir les neutrons. Il s’agit le plus souvent d’eau lourde, c’est à dire d’une eau dans laquelle on ajoute des isotopes 3 de l’Hydrogène encore nommé Tritium !

2 - Le terme "stockage de l’énergie" est mal venu et responsable de la mauvaise compréhension des problèmes de physique élémentaire dont-il est question ici : l’énergie dans l’état actuel de nos connaissances, n’est pas à proprement parler "stockée". Nous ne faisons en fait que des conversions d’une forme d’énergie en une autre !

Exemple : les éoliennes convertissent l’énergie mécanique du vent en énergie électrique, due au déplacement des électrons.

Si les électrons "s’arrêtent" il n’y a plus de courant électrique ! Au mieux une différence de potentiel entre les 2 bornes d’un générateur ou d’un accumulateur. Il faut alors relier ces 2 bornes pour rétablir un courant ! La vraie question serait donc plutôt : comment conserver cette différence de potentiel ? Les solutions quelques soient les technologies adoptées se nomment des condensateurs. Les accumulateurs et piles passent en effet par une conversion en énergie chimique, d’où là encore, rendement et pertes !

3 - Les solutions exposées ici visent à stocker de l’hydrogène, qui seras ensuite utilisé comme n’importe quel autre carburant. On cherche ici à créer des réservoirs à hydrogène fiables, efficaces et à faible coût d’utilisation. L’Hydrogène étant évidemment hautement explosif ! Que cet hydrogène soit ensuite produit par électrolyse (très faible rendement) ne change pas grand chose au problème : il faudras des barrages, des éoliennes, des centrales thermiques ou des centrales nucléaires pour produire l’électricité nécessaire ! L’hydrogène pourrais donc être utilisé en couplage avec ces formes de production de l’électricité, mais ne pourrais suffire à pallier un manque de production que de façon très temporaire ... Il faudrais alors "brûler" cet hydrogène dans des centrales adaptées (piles à combustible) pour continuer à produire de l’électricité (pendant que les éoliennes ne tournent pas par exemple).

Soyons réalistes : il est plus simple et moins coûteux de construire de nouvelles centrales thermiques à flammes (charbon ou gaz) ou nucléaires ... ou bien même de favoriser l’implantation de panneaux solaires individuels ou collectifs, l’utilisation de groupes électrogènes utilisant des bio/agrocombustibles, la construction d’un parc éolien privatif, etc ...

Peut-être pourrait-on aussi soulever plus régulièrement la question des économies d’énergie ;-)

Pour toutes ces raisons, il est probable que l’Hydrogène se développe d’abord dans les transports pour pallier à la pénurie ou au prix élevé des hydrocarbures. Ses autres utilisations étant encore pour le moment trop complexes à mettre en œuvre (pile à combustible) ou trop coûteuses (rendement de l’électrolyse trop faible) !

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par trip-hop (IP:xxx.xx0.19.4) le 22 mars 2008 à 15H30

Vous dites que l’hydrogène est hautement explosif mais l’intérêt du stockage à basse pression est justement qu’il est sûr et fiable. D’autre part, ne pensez-vous pas que le gaz est hautement explosif ?

Quant à l’hydrogène, j’ai déjà répondu à vos objections dans mon billet préalable. S’il est vrai que ce n’est qu’un moyen de stockage de l’énergie, il reste néanmoins indispensable de résoudre ce problème pour pouvoir développer les énergies renouvelables tout en ayant un réseau électrique qui fonctionne. De plus, vous dites qu’il serait produit en partie à partir de centrales utilisant des énergies fossiles (dont vous prônez l’utilisation) ce qui est inexact. L’intérêt de l’hydrogène est justement de pouvoir se passer de ce type de centrales en développant les renouvables et ainsi atteindre l’objectif européen de 20% ne tenant pas compte du nucléaire pour les émissions de CO2.

Pour les économies d’énergie, je suis totalement d’accord avec vous ... bien que ça ne réponde pas au problème d’une société sans pétrole.

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par mathieu hangue (IP:xxx.xx7.171.238) le 23 mars 2008 à 10H26

Osiris écrit : " Peut-être pourrait-on aussi soulever plus régulièrement la question des économies d’énergie".

C’est tellement évident qu’on se sent bête de le dire. Mais un kwh non utilisé est un kwh qui ne rapporte pas. Ca aussi c’est tellement évident.

Alors continuons le gaspillage avec les conséquences que nous commençons à préssentir.

Au lieu d’investir des sommes énormes dans des projets plus ou moins hypothétiques (avec des conséquences inconnues : nanotechnologies), il vaudrait mieux les utiliser pour chercher la sobriété et l’efficacité énergétiques.

MH

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par trip-hop (IP:xxx.xx0.19.4) le 23 mars 2008 à 12H29

pourquoi opposez-vous les économies d’énergie et la recherche pour trouver les solutions permettant de se passer du pétrole ? J’ai du mal à suivre votre cohérence ...

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par mathieu hangue (IP:xxx.xx7.171.238) le 26 mars 2008 à 08H56

"pourquoi opposez-vous les économies d’énergie et la recherche..."

Parce que c’est un choix économique différent.

Aujourd’hui, nous avons déjà TOUTES les solutions techiques pour nous passer du pétrole et du nucléaire. Mais cela signifie transformer radicalement un système basé sur le gaspillage effréné des matières premières et sur la destruction massive de notre planète.

Tous les efforts aujourd’hui sont faits pour maintenir un niveau le plus élevé possible de gaspillage et de ... destruction. Regardez ce qui se passe avec les agrocarburants. Ce sont des millions d’hectares d’écosystèmes uniques qui partent en fumée.

Pourtant, est-ce qu’il est vraiment utile de faire voyager une paire de chaussures tout autour de la planète pour assurer des revenus maximum aux actionnaires ? Est-il utile que tant de produits manufacturés soient usés au bout de quelques semaines ou quelques mois ?

Pour dire les choses simplement : un KWh non consommé est de l’argent perdu. Voilà pourquoi, on n’entend parler que de pseudos alternatives - certaines comme ITER extrêment dispensieuses - alors que la seule voie possible avec 6 milliards d’humains est la sobriété énergétique.

Comme disait Ghandi : vivons simplement pour que d’autre puissent simplement vivre...

amicalement

MH


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