Une nouvelle technologie de batterie pour stocker l’électricité provenant de sources renouvelables et assurer l’autonomie européenne
L’un des principaux défis auxquels sont confrontées les communautés qui produisent et consomment (les prosommateurs) leur propre énergie renouvelable est son caractère intermittent en fonction des conditions de vent ou des heures de lumière du jour. La solution consiste à coupler la production avec une technologie de batteries, mais celles-ci dépendent actuellement fortement du lithium et du cobalt importés d’Asie. Le projet EnergyKeeper, financé par l’UE, a conçu, construit et testé une nouvelle batterie à flux, évolutive, durable et au coût compétitif, qui repose sur des matériaux organiques actifs d’oxydoréduction. «Nous avons fait passer, du laboratoire au stade de prototype, une technologie de batterie redox à flux (RFB) basée sur des électrolytes organiques», déclare Virginijus Radziukynas, coordinateur du projet. Les membres du consortium ont conçu, construit et fait la démonstration dans un environnement réel d’une RFB de 30 kW sans métal, d’une capacité de 100 kWh. «Le système interopérable de gestion de la batterie a permis l’intégration en mode plug-and-play de la batterie dans un réseau intelligent. Un système récemment mis au point de contrôle de ce type de réseau, comprenant des dispositifs de mesure avancés, a rendu possible une interaction fiable entre les sources d’énergie renouvelables, la RFB, les chargeurs des véhicules électriques et les consommateurs d’électricité intermittente», ajoute Tobias Janoschka, responsable technique du projet. Parallèlement, EnergyKeeper a développé des modèles commerciaux avec des RFB pour les communautés de consommateurs et de prosommateurs. «Leur logique commerciale a été transposée à la logique opérationnelle du réseau et validée sur le site de test. Enfin, nous avons élaboré un ensemble de recommandations pour la politique énergétique européenne reflétant les solutions du projet», rapporte Virginijus Radziukynas.
De nouveaux matériaux récemment développés
Les partenaires du projet ont présenté la première installation au monde d’une RFB sans métal dans un réseau intelligent sur le site de test ACRRES à Lelystad, aux Pays-Bas. La démonstration à l’échelle réelle a prouvé que les batteries à flux sans métal sont prêtes pour une utilisation courante dans le cadre de la réalisation de projets d’infrastructures énergétiques modernes. L’architecture de réseau intelligent développée et son système de communication, de surveillance et de contrôle ont assuré une interaction optimale entre le contrôleur de réseau local et le système de gestion de la batterie. «La technologie de la batterie a été considérablement améliorée pour se rapprocher du seuil commercial en tant que système de stockage évolutif, durable et dont le coût est compétitif», note Olaf Conrad, responsable de l’exploitation du projet. Cette étude a utilisé un modèle électrochimique couplé de calcul de la dynamique des fluides pour permettre de prédire les caractéristiques des RFB en fonction des propriétés des matériaux actifs, du flux d’électrolyte et des densités de courant. Tobias Janoschka explique: «Le modèle a montré que le flux était uniforme sur presque toute la longueur des électrodes étudiées et que sa répartition dans les différentes cellules était aussi relativement uniforme. Nous avons également développé de nouveaux matériaux actifs organiques qui remplaceront les métaux des batteries conventionnelles.»
La réponse de l’Europe
L’utilisation de RFB sans métal et interopérables au sein d’un réseau intelligent ouvrira la voie à l’industrialisation de cette technologie innovante, rendant l’UE moins dépendante des batteries à base de lithium et de cobalt provenant d’Asie, puisque tous leurs composants, y compris les matériaux de stockage actifs, pourront être fabriqués en Europe. Cela aura un impact positif majeur tout au long de la chaîne de valeur de la fabrication et de la production d’électricité. La batterie conviendra aux communautés qui souhaitent exploiter l’énergie qu’elles produisent et consomment et pour mettre en place des modèles commerciaux énergétiques. «Les RFB évolutives connectées aux réseaux basse et moyenne tension augmenteront la flexibilité, la contrôlabilité et la capacité de stockage des réseaux au profit de leurs opérateurs et des fournisseurs d’énergie», observe Virginijus Radziukynas. Des communautés de stockage collectif avec des RFB organiques et sans métal devraient apparaître à moyen terme. «Par l’agrégation de leurs charges (charge des batteries) et de leur production (décharge des batteries), ces communautés entreront sur les marchés de gros, de détail, d’équilibrage et de services auxiliaires, y compris les marchés transfrontaliers et le commerce entre pairs», conclut Virginijus Radziukynas.
Mots‑clés
EnergyKeeper, réseau intelligent, énergie renouvelable, lithium, cobalt, système de gestion des batteries, batterie à flux à oxydoréduction
