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25-02-2016
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Les batteries du futur arrivent en courant

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Les batteries du futur arrivent en courant
(Crédit illustration : Joyce Colson pour « Terra eco »)
 
La transition ne se fera pas sans solution pour stocker l’énergie. Partout dans le monde, des chercheurs planchent sur le sujet. Hydrogène, chaleur humaine, papier… les solutions sont très variées et commencent à débarquer sur le marché.
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ÉCOLOGIE SOCIÉTÉ ÉCONOMIE
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N° 75 - mars 2016

Demain, tous végétariens

Pas de transition énergétique sans solution efficace de stockage de l’électricité. Les énergies alternatives, issues du soleil et du vent, sont intermittentes et ne sont pas toujours produites au moment où l’on en a besoin. Des moyens de stockage existent mais rien n’est encore totalement satisfaisant. Dans les labos, les chercheurs inventent donc les batteries de demain. Revue non exhaustive.

Les Step

Les Stations de transfert d’énergie par pompage (Step) représentent 99% des capacités de stockage de l’énergie dans le monde aujourd’hui (1). C’est un dispositif composé de deux retenues d’eau à des hauteurs différentes. Si de l’électricité est produite en surplus, on l’utilise pour pomper l’eau du bassin inférieur vers le bassin en hauteur. Quand on a besoin d’électricité, on fait couler l’eau du bassin du haut à travers une turbine. Il existe plus de 400 Step en service ou en construction un peu partout, dont une dizaine en France. La plus grande d’Europe est la centrale de Grand’Maison, en Isère, d’une puissance de 1 800 mégawatts. Cette technologie, qui peut s’installer sur des barrages existants, devrait continuer son développement.

Les batteries lithium-ion

C’est la batterie utilisée dans les smartphones, tablettes et voitures électriques. Le coût élevé du lithium, dont la demande explose, cantonne cette technologie aux systèmes de petite taille. Mais cela n’empêche pas l’ascension des batteries lithium-ion. Pour preuve, le fabricant de voitures électriques Tesla lançait en 2015 le Powerwall, une batterie de la taille d’une petite armoire, pour un premier prix à 2 700 euros. Le Powerwall est à coupler avec des panneaux solaires dans une maison ou une petite entreprise. Un nouveau modèle doit sortir en juillet. Et d’autres entreprises se positionnent sur ce marché de la batterie domestique : General Electrics, Samsung…

L’hydrogène

Serait-ce l’énergie propre du futur par excellence ? Les piles à combustible fonctionnant à l’hydrogène ne rejettent que de l’eau. Mais il n’y a pas d’hydrogène disponible dans la nature et, pour en produire, il faut de l’énergie. On pourrait utiliser l’électricité excédentaire, de panneaux solaires, par exemple, pour produire de l’hydrogène qui serait stocké et utilisé au besoin dans des piles à combustible. Une telle plateforme est en cours d’expérimentation en Corse.

Les batteries sodium-ion

En novembre 2015, un consortium français baptisé RS2E, réunissant le Centre national de la recherche scientifique et une quinzaine d’industriels (Renault, Alstom…), annonçait la mise au point d’un prototype de batterie similaire à la lithium-ion, mais fonctionnant avec du sodium, une ressource abondante. RS2E espère mettre sur le marché ses batteries sodium-ion pour un usage domestique ou pour les coupler à des centrales solaires et éoliennes. Elles atteindraient alors la taille d’une maison.

Le corps humain

Les mouvements et la chaleur de notre corps sont deux sources d’énergie qu’on espère bien exploiter un jour. Les annonces se succèdent sur ce sujet. En janvier, une équipe de l’Institut de technologie du Massachusetts (MIT) affirmait avoir mis au point un film en polymère transparent qui absorbe et stocke l’énergie du soleil et la retransmet sous forme de chaleur. Chaleur qu’on pourrait convertir en électricité. Une autre équipe du MIT publiait en 2015 sa découverte d’un dispositif créant un courant électrique grâce aux simples mouvements d’un bras ou d’une jambe.

Le papier

Une équipe suédoise de l’université de Linköping annonçait à l’automne 2015 la mise au point d’un « power paper ». Il s’agit d’une feuille composée de cellulose presque classique puisque les fibres sont réduites au niveau nano. Cette nanocellulose est ensuite recouverte d’un polymère conducteur. A l’arrivée, une feuille de quelques dixièmes de millimètres d’épaisseur qui peut stocker l’électricité et se recharger des centaines de fois en quelques secondes

Les feuilles

En janvier, des chercheurs américains proposaient de fabriquer une pile à partir d’une feuille de chêne. Ils chauffent la feuille à 1 000°C pour ne garder que la structure de carbone du végétal. Reste l’enveloppe des pores. Ils servent habituellement à absorber l’eau, mais, là, on les remplit d’un liquide conducteur à base de sodium. La répartition optimale des pores sur une fine surface permet à la pile de fonctionner. —

(1) Selon un rapport du Conseil économique, social et environnemental

Pour aller plus loin
- Le consortium RS2E
- Informations sur la centrale de Grand’Maison
- Le polymère transparent mis au point par le MIT

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