Une nouvelle «batterie» thermique offre un moyen plus intelligent de stocker la chaleur solaire
EuteQ s’attaque à l’un des principaux défis en matière de chauffage renouvelable en Europe: le stockage efficace et à haute densité de la chaleur solaire afin que les ménages puissent utiliser l’électricité photovoltaïque pour couvrir une plus grande partie de leurs besoins en chauffage.
Philipp Roos, responsable de l’ingénierie des systèmes chez Cowa Thermal Solutions
Un projet de recherche européen appelé EuteQ explore de nouvelles façons d’aider les ménages à stocker et à consommer la chaleur solaire plus efficacement, en développant des «batteries thermiques» compactes et à haute densité qui rendent le chauffage renouvelable plus flexible et plus pratique. Soutenu par l’UE par le biais de Horizon Europe(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), d’Innosuisse(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) et du DLR(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), le projet a permis d’accélérer les technologies énergétiques propres menées par les PME. «EuteQ s’attaque à l’un des principaux défis en matière de chauffage renouvelable en Europe: le stockage efficace et à haute densité de la chaleur solaire afin que les ménages puissent utiliser l’électricité photovoltaïque (PV) (ou d’autres sources d’électricité renouvelables intermittentes) pour couvrir une plus grande partie de leurs besoins en chauffage», explique Philipp Roos, responsable de l’ingénierie des systèmes chez Cowa Thermal Solutions, une entreprise suisse de technologies propres basée à Lucerne, en Suisse.
Un stockage à haute densité à l’aide de sels spéciaux
Les réservoirs d’eau conventionnels stockent la chaleur en réchauffant simplement l’eau. Ils sont encombrants et peu flexibles. La solution d’EuteQ recourt à des matériaux à changement de phase (MCP)(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), des sels spéciaux qui absorbent et libèrent de la chaleur lorsqu’ils fondent et se solidifient. Ces MCP peuvent stocker jusqu’à trois fois plus d’énergie qu’un réservoir traditionnel de même taille. «La nouvelle Cowa COMPACT Cell augmente encore les performances du système, avec un transfert de chaleur optimisé pour une densité de puissance maximale adaptée au stockage de l’eau chaude sanitaire», note Philipp Roos. Dans la pratique, ces cellules compactes remplacent les réservoirs d’eau standard, créant un système de stockage très compact où l’eau est chauffée à la demande, en passant par un échangeur de chaleur intégré dans le MCP. L’eau transporte la chaleur, tandis que le MCP ajoute une grande capacité de stockage à des températures étroitement contrôlées: 48 °C et 58 °C sont actuellement disponibles pour l’eau chaude sanitaire et le chauffage des locaux. Sur le site pilote situé dans le nord de l’Allemagne, un immeuble résidentiel est équipé de réservoirs à MCP, tandis qu’un immeuble voisin utilise un système de stockage standard. Le résultat? Une comparaison dans le monde réel qui montre à quel point le chauffage renouvelable peut être plus efficace et plus flexible. «Ensemble, ces composants forment un concept de stockage hybride sensible–latent fonctionnant à la fois dans les zones de température de chauffage et d’eau chaude sanitaire», explique Philipp Roos.
Augmenter la consommation d’énergie solaire flexible
La synergie du système avec les panneaux solaires installés sur les toits est une caractéristique remarquable. Lorsque le soleil brille, les pompes à chaleur alimentées par l’énergie photovoltaïque chargent les réservoirs à MCP, stockant l’énergie pour une utilisation ultérieure et réduisant la dépendance vis-à-vis du réseau électrique. Les premières simulations montrent que cette approche augmente la consommation d’énergie solaire et rend le chauffage plus prévisible, même lorsque la lumière du soleil est rare. Les réalisations d’EuteQ mettent en évidence la valeur de la collaboration européenne. Le projet réunit des partenaires de Suisse et d’Allemagne, notamment Cowa Thermal Solutions, le ZAE Bayern, la HSLU et Varmeco. «Le partenariat bénéficie fortement de la coopération transfrontalière entre l’industrie et la recherche, des lots de travaux coordonnés et de l’infrastructure de données partagée, ce qui permet une itération rapide entre la modélisation, les matériaux, la conception et la validation des produits», explique Philipp Roos. L’impact potentiel est important. Une adoption généralisée pourrait réduire la taille des réservoirs, accroître la flexibilité énergétique saisonnière, réduire les coûts et aider les ménages européens à recourir davantage à l’électricité renouvelable. «Une coordination étroite entre l’industrie et la recherche accélère la maturation de la technologie», ajoute Philipp Roos, qui note que des discussions sont déjà en cours pour mettre sur le marché des systèmes de stockage améliorés par les MCP. Grâce à EuteQ, la vision d’un chauffage domestique compact, efficace et alimenté par l’énergie solaire n’est plus une idée lointaine. Il s’agit d’une technologie pratique et évolutive qui pourrait faire du chauffage renouvelable la norme et non l’exception. Sur la base des résultats du projet, les prochaines étapes pour EuteQ se concentrent sur l’optimisation du système, la démonstration à grande échelle et le déploiement sur le marché par l’intermédiaire de partenaires industriels. Avec un fort potentiel d’intégration dans les systèmes de chauffage domestique existants, le stockage thermique renforcé par les MCP pourrait devenir une solution commercialement attrayante pour les ménages européens en quête d’un chauffage compact, flexible et renouvelable. Le consortium a réuni Cowa Thermal Solutions, la Haute école de sciences appliquées et d’arts de Lucerne, le Centre bavarois de recherche appliquée sur l’énergie et Varmeco, et a été cofinancé par Horizon Europe, l’Agence suisse pour l’encouragement de l’innovation (Innosuisse) et le Centre allemand pour l’aéronautique et l’astronautique (DLR).