Transformer la chaleur estivale en chaleur pour l’hiver
Le chauffage et le refroidissement représentent environ 40 % de la consommation totale d’énergie en Europe, ce qui en fait l’un des défis les plus complexes de la transition vers la neutralité climatique. Si l’électricité renouvelable s’est développée rapidement, le remplacement des combustibles fossiles dans les réseaux de chauffage et de refroidissement s’est avéré beaucoup plus difficile. Dans ce contexte, le projet RESTORE(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), financé par l’UE, développe un moyen de stocker l’énergie renouvelable de manière saisonnière, en capturant l’énergie excédentaire lorsqu’elle est abondante et en la libérant des mois plus tard lorsque la demande atteint son maximum. L’objectif est de rendre le chauffage propre accessible même en hiver, lorsque la production d’énergie renouvelable est plus faible, mais que la demande est la plus élevée. «L’énergie utilisée pour chauffer et refroidir les espaces intérieurs représente une part importante des besoins énergétiques globaux de l’humanité», déclare le Dr Fritz Zaversky, du Centre national espagnol des énergies renouvelables (CENER)(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), qui coordonne la recherche. «Pour un système énergétique durable, des énergies renouvelables doivent également être utilisées pour le chauffage et le refroidissement.»
Le chauffage accuse un retard par rapport à l’électricité
Le coût et la complexité du chauffage renouvelable ont ralenti sa progression. Les chaudières à gaz restent bon marché, familières et faciles à installer, ce qui réduit la compétitivité des solutions alternatives. Si l’électrification et les pompes à chaleur sont de plus en plus courantes, elles dépendent d’un approvisionnement en électricité propre et d’une infrastructure de réseau solide, qui n’est pas toujours disponible partout ou à tout moment. RESTORE comble cette lacune en se concentrant sur les systèmes de chauffage et de refroidissement urbains(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) (DHC), qui desservent des quartiers ou des villes entières. Son idée de base est d’une simplicité déconcertante: stocker l’énergie renouvelable pendant l’été et l’utiliser pendant l’hiver. «Si nous pouvions stocker de manière efficace et rentable l’excédent d’énergie solaire pendant les mois d’été, nous n’aurions pas besoin de brûler du gaz naturel pendant l’hiver», explique Fritz Zaversky.
Deux technologies, un système intégré
RESTORE combine deux technologies de pointe dans le but de faciliter le stockage saisonnier. La première est le stockage d’énergie thermochimique(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), qui stocke la chaleur à l’aide de réactions chimiques réversibles. Cela permet de stocker de l’énergie pendant de longues périodes avec des pertes minimales. «Une réaction endothermique réversible stocke l’énergie thermique sans perte pendant une longue période», souligne Fritz Zaversky. En cas de besoin de chaleur, la réaction s’inverse, libérant de l’énergie dans le réseau de chauffage urbain. La deuxième technologie relie le stockage de la chaleur au système électrique. Une pompe à chaleur réversible peut utiliser l’électricité renouvelable excédentaire pour transformer la chaleur résiduelle à basse température, provenant par exemple de l’industrie, en une chaleur à température plus élevée adaptée au stockage. En cas de besoin d’électricité, le système peut fonctionner en sens inverse à l’aide d’une machine à cycle organique de Rankine (ORC)(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), convertissant à nouveau la chaleur stockée en électricité pour l’injecter dans le réseau.
Avantages pour les villes et les systèmes énergétiques
Cette flexibilité pourrait être cruciale pour les futurs systèmes énergétiques dominés par les énergies renouvelables, où la chaleur et l’électricité doivent être soigneusement équilibrées. «Un stockage d’électricité efficace est essentiel pour garantir la stabilité du réseau électrique», explique Fritz Zaversky. Concrètement, un système RESTORE mature pourrait permettre aux villes de réduire leurs coûts de chauffage, d’atteindre des niveaux d’émissions quasi nuls et de renforcer leur indépendance énergétique. Selon lui, «un système de stockage saisonnier de l’énergie correctement conçu et rentable pourrait réduire les coûts de chauffage, supprimer les émissions et assurer l’indépendance par rapport aux sources d’énergie conventionnelles». Bien que la technologie en soit encore à ses balbutiements, son potentiel à long terme est considérable. «Nous pourrions fournir un chauffage propre et neutre en CO2 à des quartiers entiers, avec des solutions qui pourraient être reproduites dans toute l’Europe et au-delà», conclut Fritz Zaversky. Après une nouvelle mise à l’échelle et une démonstration en conditions réelles, RESTORE pourrait devenir une technologie phare, aidant l’Europe à stocker l’énergie renouvelable d’aujourd’hui pour répondre aux besoins de chauffage de demain.
