Etat de l'art sur le stockage de l'énergie

[_Ulysse_]

J'ouvre ce sujet dans le but de faire un récapitulatif des techniques existantes
avec si possible des détails sur le niveau actuel de ces techniques et les dernières avancées et/ou les recherches en cours.

je commence par un rapide aperçu des techniques actuelles :

-Stockage par chaleur
-Stockage par chaleur latente
-Stockage en énergie potentielle (Faire monter de l'eau dans un barrage par ex)
-Stockage en énergie cinétique (Volant d'inertie)
-Stockage par compression (Compression d'air)
-Stockage chimique par carburant/Combustible (hydrogène)
-Stockage par batterie chimiques (classique, Vanadium redox ...)
-Stockage par condensateur / super condensateur

Je dois en oublier. Les idées nouvelles sont bien sur les bienvenues.
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[Lord Predator]

Salut !

Alors je peut éventuellement te proposé d'aller voir le sujet, heu, très, complet, que j'avais fait sur l'énergie qui comporte ^^ une sections "stockage de l'énergie" même s'il doit surement y avoir d'autre sujet qui sont comparable.

Source d'Energie : Résumons

En ce qui nous concerne, il me semble que ta fait le tour des principaux "stockeur" d'énergie, après on peut parlé de stockage d'énergie moins conventionnelles.

Cordialement,

[calculair]

Bonjour,

Ce qui serait interessant c'est de comparer

le prix du kilo joule stocké
le poids du kilojoule stocké
le volume du kilojoule stocké
La durée de stockage du kilojoule stocké

[Lord Predator]

Pas faux !

J'ajouterai même la puissance dégager dans un temps trés court (Hydraulique, Nucléaire) ainsi que les inconvénients et les avantages qu'on peut tirer de tous ces stockages d'énergie.

Je me lance :

le prix du kilo joule stocké

Alors la je dirais sans me tromper que c'est le "Stockage chimique par carburant/Combustible (hydrogène)" et, en précisant, que c'est le charbon le moins cher, mais qui possède de très gros inconvénient, c'est le plus polluant, c'est "thermodynamiquement" mauvais et sa peut être responsable de l'effet de serre mais c'est une technologie pour pays "en développement" car il est facilement stockable, qu'il a de très grande ressource, et qu'il est pas cher !

Le Perdant serait : l'Hydrogéne ou le Super-condensateur (un prix est a prendre avec des pincettes, cela est principalement dû au fait que se sont des technologie émergente contrairement au charbon)

le poids du kilojoule stocké

Le Winner serait :
le "Stockage en énergie cinétique (Volant d'inertie)" ou
le "Stockage par compression (Compression d'air)"

Le Perdant : Les Batteries

Pour "le volume du kilojoule stocké" je penses au "Stockage en énergie cinétique (Volant d'inertie)" ou bien au "Stockage par condensateur / super condensateur"

Je vous laisse le dernier !

[A voir en vidéo sur Futura]

[_Ulysse_]

Bonjour,

Ce qui serait interessant c'est de comparer

le prix du kilo joule stocké
le poids du kilojoule stocké
le volume du kilojoule stocké
La durée de stockage du kilojoule stocké

Oui effectivement c'est plus ou moins mon objectif avoir un états des performance de chaque techniques et des dernières avancées et recherches.

Je vais donc commencer par les batteries chimiques "standards" :

Les temps de recharge et de décharge sont de l'ordre de l'heure.
Les capacités s'étalent de 30 à 150 Wh/Kg pour les meilleures batteries au lithium. Viennent ensuite d'autres types à l'état d'essai de prototype ou trop "couteux" :

# zinc - argent (2007) 200 Wh par kg
# manganèse - lithium - ion ; également dénommées lithium - manganèse (2007) 300 Wh par kg
# lithium - soufre de 2007 (Li - S) 300 Wh par kg
# lithium - vanadium + de 300 Wh par kg (mais combien exactement ?)

Ces données sont tirées de Wikipédia. A en croire wikipédia donc on devrait pouvoir disposer de modèles à 300wh/kg dans les années à venir.
Le nb de cycle est de l'ordre de 1000 pour ces batteries. Reste à savoir lesquelles sont les plus durables et les moins polluantes.

Le stockage thermique :

J'ai fait le calcul, avec de l'eau on peut stocker environ 90Wh/kg sous forme de chaleur. Ce calcul est intéressant car il me semble que l'eau est à la fois abondante pas chère non polluante et pas trop corrosive. Le pb c'est pour restituer cette énergie. La restitution thermique est naturellement la meilleure au niveau rendement. La restitution sous forme d'électricité aura un rendement de l'ordre de 40%.

[_Ulysse_]

Parler du charbon est ici "hors sujet". En effet, il s'agit du stockage de l'énergie. Le charbon/pétrole/gaz sont des sources d'énergies.
Ils peuvent aussi être utilisés comme stockage. Par ex on peut fabriquer de l'essence avec du CO2 gazeux et un apport d'énergie.

[_Ulysse_]

J'ai lu quelque part que les super condensateurs permettaient de délivrer une forte puissance comparé aux batteries "standards", qu'ils sont bien plus durables et moins polluants. En revanche, ils ont une plus faible capacité.

J'ai lu je ne sais plus ou que les modèles commerciaux ont une capacité de 10Wh/Kg. Que l'un des fabriquant avait un prototype à 20Wh/kg. Le MIT aussi a un prototype d'une capacité de 30Wh/kg et ils parlent d'atteindre rapidement 60Wh/Kg. Ces valeurs sont "petites" mais à partir de 60Wh/kg cela devient interressant et si les progrès continuent et permettent de rattraper les capacités des dernières batteries alors ce serait une solution miracle. Surtout qu'il semble que les prix ont tendance à s'effondrer.

[Lord Predator]

J'ai fait le calcul, avec de l'eau on peut stocker environ 90Wh/kg sous forme de chaleur. Ce calcul est intéressant (...)

Pourrait-tu nous le montré ?

car il me semble que l'eau est à la fois abondante pas chère non polluante et pas trop corrosive. Le pb c'est pour restituer cette énergie. La restitution thermique est naturellement la meilleure au niveau rendement. La restitution sous forme d'électricité aura un rendement de l'ordre de 40%.

J'ai plutôt entendu parler d'un stockage d'énergie sous forme de "saumure" c'est a dire du sel, qui commence a être utilisé par les centrales solaire thermique pour limiter l'intermittence ...

J'ai lu quelque part que les super condensateurs permettaient de délivrer une forte puissance comparé aux batteries "standards", qu'ils sont bien plus durables et moins polluants.

C'est vrai, leurs cycle charge/décharge se compte en dizaine de milliers, comparés aux quelques milliers grand max pour les batteries actuel.

En revanche, ils ont une plus faible capacité.

Pour l'instant
La Nanotechnologie pourrait levé ce rempart.

# zinc - argent (2007) 200 Wh par kg
# manganèse - lithium - ion ; également dénommées lithium - manganèse (2007) 300 Wh par kg
# lithium - soufre de 2007 (Li - S) 300 Wh par kg
# lithium - vanadium + de 300 Wh par kg (mais combien exactement ?)

Tu oublis, je penses le plus important, le Wh par volume.

Cordialement,

[_Ulysse_]

En volume je sais pas.
Il me semble généralement que ces batteries sont denses donc ne prennent pas trop de place. Le poid est capital pour des applications dans les transports.

Le calcul pour l'eau :

la capacité calorifique de l'eau est de 4185 J Kg^-1 K ^-1
A pression ambiante on peut stocker de l'eau jusqu'à 100°C

Disons que l'on peut avoir 80°C de différence de température max.
Ensuite 1Wh = 3600J

On a donc :

4185 * 80 / 3600 = 93 Wh Kg^-1

En effet, les nanotechnologies sont un espoir pour l'amélioration des capactiés. Sutout que celle-ci dépend de la surface des électrodes, il s'agit donc d'augmenter les surfaces et cela ce fait à très petite échelle.

[Lord Predator]

Rebonsoir Ulysse !

Il me semble généralement que ces batteries sont denses donc ne prennent pas trop de place.

La derniére génération effectivement, commence par ne prendre plus beaucoup de place, mais si on parle batterie pure et dure, le plomb est une hérésie, et c'est je crois la raison de la méfiance des gens dans la voiture électrique.

Le poid est capital pour des applications dans les transports.

Tu as oublié il me sembles le plus important en matiére de poids, la batterie lithium ion - Air !
C'est au alentour de 2000 Wh/Kg ! Bon, elles ont de trés gros inconvénient mais bon.

Disons que l'on peut avoir 80°C de différence de température max.

D'aprés se que j'ai compris de la conservation de l'énergie, plus le potentiels de la différence de température est élevés, plus le rendement est important, donc, je penses que l'eau est un trés mauvais "corps" pour stocker de l'énergie, contrairement a la saumure qui peut atteindre les 700 C°.

Cordialement,

[GillesH38a]

attention, si vous avez en vue de stocker de l'énergie en vue de la transformer en travail (électricité ou travail mécanique), ce n'est pas l'énergie qu'il faut considérer mais l'énergie "libre" qui est retransformable en travail U-TS. Dans un stockage de chaleur, il faut tenir compte du rendement de Carnot ensuite (ce n'est pas vrai si on l'utilise pour le chauffage bien sur). Par exemple à 100 °C, le rendement maximal en conversion électrique n'est que de 1-293/373 = 20 % environ (en pratique il sera assez inférieur). Il faut ensuite bien sur tenir compte des pertes thermiques inévitables plus on attend.

A ma connaissance, la seule méthode de stockage reellement envisageable (et faite à certains endroits) pour la production électrique a une echelle suffisante est celle de l'eau en altitude par des retenues hydroélectriques.

[Lord Predator]

Salut Gillesh38,

Pour revenir au stockage de l'énergie si a 100°C le rendement serait de 20% alors a quels température le rendement serait de 100% ?
La totalité de l'énergie de l'Univers ?

Cordialement,


les messages privés sont a faire en privé. Yoyo

[GillesH38a]

le rendement n'est jamais de 100 %, il faudrait soit que le stockage aie une température infinie, soit que l'environnement soit au zéro absolu (et le reste ! ). Ce n'est pas un problème de quantité d'énergie stockée mais de différentiel de température entre la source et l'environnement, le rendement maximal etant celui de Carnot que j'ai rappelé. 1-Text/Tsource

[_Ulysse_]

Je ne suis pas convaincu par les lithium-air. Pb de corrosion et de recharge, de puissance spécifique, je pense que l'avenir sera celui des super condensateurs qui présentent tous les avantages sauf sur la capacité de stockage mais les progrès semblent rapides .