Des batteries organiques pionnières à base de lignine d’origine végétale
Le stockage de l’énergie est essentiel pour une meilleure exploitation des sources d’énergie renouvelables (SER). Les batteries à flux redox (BFR), une option de batterie relativement nouvelle, constituent une alternative prometteuse aux batteries lithium-ion. Elles sont extrêmement modulaires, plus sûres et évolutives, leurs coûts de maintenance sont moindres et leurs durées de vie et de décharge sont plus longues. Un système de refroidissement est néanmoins souvent nécessaire afin de maintenir la température de fonctionnement des BFR à un maximum d’environ 40 °C pour des performances optimales. Outre la diminution de l’efficacité énergétique, cela accroît la complexité, les dépenses d’investissement et les coûts d’exploitation. De plus, la plupart des BFR utilisent des électrolytes à base de vanadium, qui est une matière première critique (CRM). Les BFR organiques sont apparues en 2009 et constituent l’une des approches les plus prometteuses pour soutenir un réseau dans le contexte d’une pénétration croissante d’énergies renouvelables fluctuantes. Le projet BALIHT, financé par l’UE, a mis au point un BFR organique pourvu d’un électrolyte à base de lignine qui augmente les températures de fonctionnement et l’efficacité énergétique tout en améliorant la sécurité, la recyclabilité et la rentabilité.
Supprimer l’exigence de refroidissement des BFR
La lignine, un biopolymère, est l’un des principaux composants structurels des plantes et des arbres. Cette matière première naturelle et renouvelable est abondamment disponible pour la production de pâte à papier existante. «La BFR organique de BALIHT utilise un électrolyte à base de lignine en solution aqueuse, plus sûr et plus respectueux de l’environnement que d’autres électrolytes souvent toxiques ou inflammables. La BFR peut fonctionner à des températures allant jusqu’à 80 °C avec une efficacité énergétique de 20 % supérieure à celle des BFR organiques actuelles, grâce à plusieurs innovations», explique Marta Pérez Argilés de AIMPLAS. Les nouveaux équipements consistent notamment en des cadres en plastique qui doublent la température de déviation de la chaleur et améliorent la résistance à la température, réduisant l’expansion à la moitié de celle du matériau de référence. Ils sont entièrement recyclables et parfaitement rentables. En outre, les réservoirs flexibles conservent leur capacité de résistance en cas de déformation et présentent une excellente résistance chimique ; les capteurs intégrés imprimés ont démontré une fuite minimale d’électrolytes. En outre, des revêtements innovants qui fonctionnent à des températures plus élevées facilitent l’écoulement des fluides et offrent une bonne résistance chimique. Enfin, «le système de gestion de l’énergie de BALIHT, doté d’une interface conviviale, optimise les ressources, les coûts et les actifs flexibles et est compatible avec d’autres types de batteries. Il a été validé dans des environnements chauds avec un usage intensif sur plusieurs cycles et peut être adapté à n’importe quel type de batterie et à une large gamme de températures», ajoute Marta Pérez Argilés.
Sécurité et durabilité dès la conception
L’approche BALIHT étaient essentiellement basée sur une stratégie de conception sûre et durable et une évaluation du cycle de vie social afin de prendre en compte les impacts sociaux au cours du cycle de vie des BFR. Outre les solutions électrolytiques à base d’eau, les électrodes et le liant hydrosoluble permettent de récupérer les composés cathodiques des électrodes usagées en utilisant uniquement de l’eau. Les électrodes peuvent en outre être régénérées, avec des performances comparables à celles des électrodes neuves. Les plaques bipolaires sont recyclables par le biais de technologies mécaniques. «Dans l’ensemble, les composants de BALIHT sont conformes aux réglementations européennes en matière de santé, de sécurité et d’environnement et sont recyclables à 80 %. Ils réduisent également la dépendance à l’égard des CRM et améliorent les indicateurs de performance sociale liés à la sécurité de l’emploi, à la sécurité sur le lieu de travail et aux salaires. Cela met en évidence les nombreux avantages sociaux et environnementaux qu’apporte notre BFR biologique», souligne Marta Pérez Argilés. Une optimisation et une validation dans un environnement industriel réel, positionnera la BFR organique haute performance et évolutive de BALIHT sur la voie de la commercialisation, où elle devrait avoir un impact majeur sur les objectifs de l’UE en matière d’énergie et de développement durable.
Mots‑clés
BALIHT, énergie, BFR, BFR organique, électrolyte, lignine, batteries à flux redox, vanadium, système de gestion de l’énergie, conception durable
