Une approche informatique pour des batteries plus vertes
Des efforts concertés sont en cours pour augmenter la quantité d’énergie renouvelable disponible pour le réseau. Pour ce faire, de nouveaux moyens de stocker cette énergie sont indispensables afin de compenser les périodes d’absence de vent ou de faible ensoleillement. La technologie des batteries à flux redox (BFR) a démontré son potentiel dans ce domaine. L’énergie est stockée dans un liquide et peut être libérée lorsque la demande augmente. Cela pourrait contribuer à améliorer l’adaptabilité des sources d’énergie renouvelables aux besoins du réseau.
Optimiser l’identification des matières organiques
«Le fait que la plupart des matériaux utilisés pour fabriquer les BFR (des métaux tels que le vanadium) ne sont pas disponibles dans l’UE, constitue l’un des principaux obstacle», fait remarquer Jens Noack, coordinateur du projet SONAR de la société Fraunhofer en Allemagne. «Nous devons trouver des matériaux organiques disponibles en abondance si nous voulons développer un approvisionnement énergétique durable.» Le projet SONAR, financé par l’UE, s’était donc fixé pour objectif de trouver des moyens d’optimiser l’identification de matériaux organiques abondants et viables, susceptibles d’être ensuite utilisés pour fabriquer des BFR. Le projet a réuni pour ce faire des institutions universitaires, des partenaires industriels, des producteurs de matériaux et des experts en informatique. Il a fait appel à des méthodes informatiques pour réaliser un criblage à haut débit de potentiels candidats matériaux. «C’est ce qui nous a motivés: accélérer le processus de recherche en procédant à des examens préliminaires par ordinateur», explique Jens Noack. «Les candidats prometteurs peuvent ensuite être synthétisés en laboratoire.»
Une approche linéaire de criblage à haut débit
Des démonstrateurs en ligne ont été développés et mis gratuitement à disposition afin de mettre en évidence le potentiel de cette approche informatique. Les chercheurs ont développé différents composants et modèles qui peuvent être combinés pour créer une approche de criblage linéaire à haut débit. «Nous avons développé des démonstrateurs pour travailler à différentes échelles et répondre à différents problèmes», ajoute Jens Noack. «Nous commençons à l’échelle quantique, puis à l’échelle de l’électrode, pour aller jusqu’à l’échelle du réseau.» Les méthodes de calcul développées par SONAR couvrent également l’estimation des réactions des électrodes, qui sont responsables de la plupart des pertes d’énergie et d’efficacité, ainsi que des réactions du site. «Tous ces éléments doivent être pris en compte», explique Jens Noack. «Si nous pouvons identifier les réactions potentielles du site dès le début, nous en déduisons qu’un matériau particulier ne sera pas économiquement viable.» Le projet a élaboré d’autres modèles économiques, permettant aux développeurs de calculer le coût potentiel de l’utilisation de certains matériaux BFR au niveau du réseau. «Le facteur déterminant ultime est le coût global», fait remarquer Jens Noack.
Identifier les matériaux organiques disponibles en abondance
Le criblage à haut débit permet aux utilisateurs d’effectuer un criblage en temps réel des matières organiques potentielles, sans devoir recourir à des tests en laboratoire. Jens Noack estime que la modélisation informatique à l’échelle quantique intéressera principalement les universitaires et les chercheurs, qui entendent repousser les limites de la connaissance. Les modèles analytiques technico-économiques intéresseront surtout l’industrie, qui cherche à identifier les matériaux les plus susceptibles d’être commercialement viables. Le projet SONAR a réalisé ces deux objectifs et a développé un processus modulaire à haut débit qui peut désormais être utilisé pour identifier des matériaux organiques disponibles en abondance. «L’étape suivante consiste à trouver des candidats», ajoute Jens Noack. «C’est ce que nous entendons faire à présent.»
Mots‑clés
SONAR, batteries, batteries à flux redox, énergie, organique, redox, quantique, électrode