Systèmes de stockage d'énergie

Dans l'analyse des processus de stockage de l'énergie, la partie de l'objet ou de la zone spatiale qui est délimitée afin de déterminer l'objet de l'étude est appelée système de stockage de l'énergie. Il comprend l'entrée et la sortie d'énergie et de matière, la conversion d'énergie et les dispositifs de stockage. Les systèmes de stockage de l'énergie impliquent souvent plusieurs énergies, plusieurs dispositifs, plusieurs substances, plusieurs processus et sont des systèmes énergétiques complexes qui évoluent dans le temps et nécessitent plusieurs indicateurs pour décrire leur performance. Les indicateurs d'évaluation couramment utilisés comprennent la densité de stockage de l'énergie, la puissance de stockage de l'énergie, l'efficacité du stockage de l'énergie, ainsi que le prix du stockage de l'énergie et l'impact sur l'environnement.

 

Méthodes de stockage de l'énergie

Selon la méthode de stockage de l'énergie, le stockage de l'énergie peut être divisé en trois catégories : le stockage de l'énergie physique, le stockage de l'énergie chimique et le stockage de l'énergie électromagnétique. Le stockage de l'énergie physique comprend principalement le stockage par pompage, le stockage de l'énergie par air comprimé, le stockage de l'énergie par volant d'inertie, etc. Le stockage de l'énergie chimique comprend principalement les accumulateurs au plomb, les accumulateurs lithium-ion, les accumulateurs sodium-soufre, les accumulateurs à flux liquide, etc.

Stockage d'énergie par batterie

Les grandes occasions de puissance utilisent généralement des batteries au plomb-acide, principalement pour l'alimentation de secours, les voitures à batterie, le stockage de l'énergie excédentaire des centrales électriques. Les batteries sèches qui peuvent être rechargées à plusieurs reprises peuvent également être utilisées dans les situations de faible puissance : par exemple, les batteries NiMH, les batteries Li-ion, etc.

La batterie à flux liquide tout vanadium est une sorte de changement de valence de l'ion vanadium, pour réaliser la conversion réciproque de l'énergie chimique en électricité, de sorte que l'énergie éolienne ou solaire générée par la force de stockage et de libération d'une grande batterie de stockage d'énergie, l'image de l'industrie appelée "banque d'énergie". Aux États-Unis, au Japon et dans d'autres pays développés, l'industrie des batteries au vanadium se développe rapidement pour les centrales électriques de pointe et le stockage de l'énergie éolienne. Par rapport aux batteries au lithium, le plus grand avantage des batteries à flux liquide au vanadium est qu'elles ne brûlent pas et n'explosent pas[8]. [8] 

Stockage d'énergie par inducteur

L'inducteur lui-même est un élément de stockage d'énergie, qui stocke l'énergie électrique proportionnellement à sa propre inductance et au carré du courant qui le traverse : E = L*I*I/2. Étant donné que les inducteurs sont résistifs à température ambiante et que la résistance consomme de l'énergie, de nombreuses technologies de stockage d'énergie utilisent des supraconducteurs. Le stockage d'énergie par induction n'est pas encore au point, mais des exemples d'applications ont été publiés dans la presse.

Stockage d'énergie par condensateur

Les condensateurs sont également des éléments de stockage d'énergie, la quantité d'énergie stockée étant proportionnelle à leur capacité et au carré de leur tension terminale : E = C*U*U/2. Le stockage d'énergie capacitif est facile à entretenir et ne nécessite pas de supraconducteur. Un autre aspect important du stockage d'énergie capacitif est sa capacité à fournir une puissance instantanée élevée, ce qui est idéal pour des applications telles que les lasers et les lampes flash.

Les supercondensateurs, également connus sous le nom de condensateurs électrochimiques, constituent un nouveau type de dispositif de stockage d'énergie entre les condensateurs traditionnels et les batteries rechargeables. Leur structure est similaire à celle des batteries et se compose de quatre parties principales : doubles électrodes, électrolyte, collecteur et isolateur, avec les avantages d'une densité de puissance élevée, d'une longue durée de vie, d'une bonne performance à basse température, de la sécurité, de la fiabilité et d'un respect de l'environnement. Toutefois, l'énergie stockée et le temps de rétention sont limités en raison de la faible tension de résistance diélectrique et de la présence d'un courant de fuite. Actuellement, les supercondensateurs sont principalement basés sur la capacité à double couche à l'interface électrode de carbone poreux/électrolyte, ou sur la quasi-capacité générée par des oxydes métalliques ou des polymères conducteurs pour réaliser le stockage de l'énergie. [9] 

 

En outre, il existe d'autres moyens de stocker l'énergie : par exemple, le stockage de l'énergie mécanique.

Le stockage de l'énergie repose sur deux points principaux :

1. le développement rapide de l'industrie de l'énergie éolienne et photovoltaïque entraînera le développement de l'industrie du stockage de l'énergie à haute capacité. La technologie du stockage de l'énergie a largement résolu le problème du caractère aléatoire et de la volatilité de la production d'énergie nouvelle, et peut assurer une production régulière d'énergie nouvelle, en régulant efficacement les variations de tension, de fréquence et de phase du réseau causées par la production d'énergie nouvelle, de sorte que la production d'énergie éolienne et photovoltaïque à grande échelle peut être intégrée facilement et de manière fiable dans le réseau conventionnel. L'avenir des batteries de stockage d'énergie devrait se situer dans les secteurs de l'énergie éolienne et de l'énergie photovoltaïque, en particulier dans le secteur de l'énergie éolienne, qui a fait l'objet d'importants investissements. Les ressources éoliennes sont instables et, en outre, elles sont plus importantes dans la seconde moitié de la nuit, ce qui correspond à la basse vallée de l'électricité. Par conséquent, bien que l'industrie éolienne et photovoltaïque se soit développée rapidement ces dernières années, elle a souffert du mot "réseau" ; l'application de la technologie de stockage de l'énergie peut aider les parcs éoliens à lisser leur production et à "remplir la vallée en période de pointe". L'application de la technologie de stockage de l'énergie peut aider à lisser la production des parcs éoliens et à "combler la vallée par la pointe".

2) Le bon développement des véhicules à énergie nouvelle, en particulier des véhicules électriques, est favorable au développement de l'industrie du stockage de l'énergie dans les batteries. Quatre ministères et commissions ont lancé un programme pilote pour une politique de subvention à l'achat privé pour les nouvelles énergies dans cinq villes, qui se concentre sur les véhicules électriques purs et les véhicules hybrides rechargeables. Avec le développement des véhicules électriques, les batteries de stockage d'énergie à haut rendement sont appelées à remplacer progressivement les moteurs à combustion interne. Avec la baisse progressive des coûts des batteries et l'augmentation de leur maturité, la capacité à remplacer le moteur à combustion interne augmentera progressivement.

On peut dire que la technologie de stockage de l'énergie est au cœur de la révolution de l'industrie des nouvelles énergies. L'énorme potentiel de développement de l'industrie du stockage de l'énergie entraînera certainement une concurrence féroce sur ce marché. Si des politiques sont mises en place, l'industrie chinoise du stockage de l'énergie peut se transformer rapidement en une industrie stratégique émergente ayant un impact mondial significatif, ce qui favorisera grandement le développement des nouvelles énergies au niveau national.