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Les recherches du CEA sur...

Le stockage stationnaire de l’énergie

Publié le 30 mars 2021

Condition essentielle au développement des énergies renouvelables, les technologies de stockage de l’énergie font l’objet d’études importantes au CEA. Au sein de son institut CEA-Liten, les chercheurs se mobilisent prioritairement sur le stockage électrochimique (batteries), le stockage thermique et le stockage sous forme d’hydrogène.

Le stockage électrochimique

Les recherches du CEA portent sur le développement de batteries de moyenne puissance en soutien à l’intégration des énergies renouvelables et dédiées à la stabilisation du réseau. Elles sont particulièrement adaptées à l’équipement de sites isolés.

Les axes d’innovation visés portent sur :

  • le rendement des couples électrochimiques
  • la réduction des coûts
  • l’allongement de la durée de vie
  • la sécurité des systèmes
  • l’intégration des ENR (en particulier le photovoltaïque)
  • la valorisation de l’autoconsommation.


Des systèmes de gestion
pour optimiser le fonctionnement
des batteries

Le CEA-Liten développe des technologies de batteries sur plusieurs familles électrochimiques (ex : Li-ion, Na-ion) et travaille ensuite à leur exploitation dans les meilleures conditions de fonctionnement en développant les indicateurs de gestion.

Le CEA-Liten développe notamment des systèmes de gestion intégrant des algorithmes optimisant les cycles de charge/décharge et des indicateurs d’état de charge, d’énergie et d’état de santé des batteries.

La mise en place de ces systèmes de gestion vise non seulement à assurer une plus longue durée de vie des batteries mais aussi une meilleure sécurité en évitant, par exemple, l’emballement des réactions chimiques.


Les batteries peuvent être testées sur le réseau Prisme, permettant de mélanger des émulateurs et des objets réels pour valider les algorithmes de gestion développés.

BATTERIES-LI-ION.JPG

© CEA/C. Beurtey


Le stockage thermique

Les recherches du CEA-Liten portent sur :

  • Les matériaux utilisés pour le stockage thermique (détermination de leurs propriétés physiques, compatibilité avec les fluides caloporteurs qui transportent la chaleur, tenue dans le temps, etc.)

  • Les phénomènes de transfert de chaleur dont la qualité détermine les capacités de stockage ou le temps de réponse du système.

  • L’analyse du système énergétique dans lequel le stockage va s’intégrer et des performances attendues avec les contraintes qui y sont liées : temps de stockage et de déstockage, puissances thermiques disponibles/nécessaires pendant ces deux phases, niveau de température, surface au sol et volume disponibles, coûts acceptables de l’installation.

En savoir plus : consultez le site du CEA-Liten.


Le stockage par le vecteur hydrogène

Le vecteur hydrogène peut être utilisé pour pallier l’intermittence de certaines sources d’énergie renouvelables. Dans cette optique, le CEA développe des technologies de production, de stockage et de conversion de l’hydrogène.


Pour la production d’hydrogène, le CEA mise sur les procédés d’électrolyse de la vapeur d’eau haute température. Pour le stockage, différentes solutions (stockage gazeux sous pression, stockage solide dans des hydrures, stockage par voie liquide) sont étudiées selon les applications.

vecteur-hydrogene.jpg
© CEA/ C. Beurtey


Pour la conversion, deux technologies par pile à combustible sont étudiées :

  • une pile à combustible basse température par membrane polymère échangeuse de protons : cette pile est adaptée à la mobilité hydrogène des véhicules utilitaires légers, et au transport lourd terrestre.
  • une pile à combustible haute température par membrane céramique : cette pile capable de fonctionner avec des combustibles autres que de l’hydrogène pur, comme par exemple le gaz naturel liquéfié (GNL), le méthane, ou l’ammoniac est adaptée au transport maritime.

En cas d’excédent de production électrique, l’électricité est utilisée pour casser une molécule d’eau et produire de l’hydrogène décarboné par électrolyse. Celui-ci peut être ensuite : 

  • stocké dans des réservoirs avant d’être retransformé en électricité via une pile à combustible, ou être utilisé dans une chambre de combustion d’une centrale thermique.
  • distribué via une station à hydrogène pour des applications de mobilité hydrogène.
  • mélangé à du gaz naturel avant d’être injecté dans un réseau de gaz.

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