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Posté par Isabelle le Samedi 09/07/2016 à 12:00
Une solution innovante pour stocker l'énergie

La plupart des énergies renouvelables sont intermittentes, il est donc nécessaire de trouver des solutions pour stocker l'énergie produite. © chungking - Fotolia
Le projet FluidSTORY, cofinancé par l'Agence nationale de la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne également le cadre social,...) (ANR) et initié en 2016, étudie la faisabilité d'une solution d'avenir pour le stockage souterrain d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.), le principe étant de transformer un surplus d'électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la matière, se manifestant par une énergie. L'électricité désigne également la branche de la...) en méthane (Le méthane est un hydrocarbure de formule brute CH4. C'est le plus simple composé de la famille des alcanes. C'est un gaz que l'on trouve à...) et de le restituer ultérieurement sous forme d'énergie électrique (Un apport d'énergie électrique à un système électrotechnique est nécessaire pour qu'il effectue un travail : déplacer une charge, fournir de la lumière, calculer. Ce travail est proportionnel à la...).

L'Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme l’extrémité occidentale du continent...) vise 20% d'énergies renouvelables dans son mix énergétique (Le mix énergétique, ou bouquet énergétique, est la proportion des différentes sources dans la production d'énergie.) d'ici 2020. Eolien, solaire, la plupart des sources sont intermittentes. Afin de trouver une bonne adéquation entre demande et production d'énergie et de garantir la stabilité des réseaux, il est nécessaire de trouver des solutions pour stocker massivement l'énergie et pour la restituer quand on en a besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes catégories : les besoins primaires, les besoins secondaires...).

Une des pistes les plus prometteuses consiste à transformer l'énergie électrique pour la stocker sous forme de fluides. Le concept Electrolyse-Méthanation-Oxycombustion (EMO) consiste ainsi à transformer le surplus d'électricité en méthane. L'opération se déroule en deux temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.): production d'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) et d'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.) par électrolyse (Dans l'industrie chimique, l'électrolyse est une méthode de séparation d'éléments ou de composés chimiques liés utilisant l'électricité.) de l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.), puis de méthane par réaction de l'hydrogène avec du CO2. Le méthane alimente ensuite une turbine (Une turbine est un dispositif rotatif destiné à utiliser la force d'un fluide (eau, vapeur, air, gaz de combustion), dont le couple est transmis au moyen...) pour produire à nouveau de l'électricité. Ce procédé implique le stockage temporaire, massif (Le mot massif peut être employé comme :) et réversible d'une grande quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un groupe de choses.) de fluides (oxygène, CO2 et méthane).

Stocker les fluides en cavité saline

Il est envisagé de stocker ces fluides en cavités creusées dans les couches profondes de sel, du même type que celles utilisées aujourd'hui pour le stockage d'hydrocarbures (réserves stratégiques, stockage saisonnier). L'objectif principal du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et...) FluidSTORY est d'étudier la faisabilité, la sécurité et l'intégrité du stockage de l'oxygène et du CO2 nécessaires au concept EMO dans de telles cavités, ainsi que les conditions qui doivent être satisfaites à moyen-long terme (2030-2050), en France, pour atteindre la rentabilité énergétique et économique de cette solution de stockage. Le projet comporte ainsi un volet économique pour estimer les besoins en termes de stockage et le contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le contexte d'un mot, d'une phrase ou d'un texte inclut les mots qui...) énergétique dans lequel le procédé pourrait apporter une solution.

Parallèlement, un inventaire méthodique des cavités existantes et des formations susceptibles d'abriter de nouvelles cavités permettra de vérifier la disponibilité (La disponibilité d'un équipement ou d'un système est une mesure de performance qu'on obtient en divisant la durée durant laquelle ledit équipement ou...) des volumes de stockage nécessaire au déploiement de cette technique, et de collecter leurs caractéristiques.

Faut-il stocker chaque fluide (Un fluide est un milieu matériel parfaitement déformable. On regroupe sous cette appellation les gaz qui sont l'exemple des fluides compressibles, et les liquides, qui sont des...) dans des cavités distinctes ou dans un même volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) ? Quel équilibre trouveront ces gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume...) par rapport aux eaux résiduelles qu'on peut trouver dans ces cavités ? Quels sont les risques à anticiper, en phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) d'exploitation ou de clôture (Une clôture désigne tout obstacle naturel ou fait de la main de l'homme (barrière) et suivant tout ou partie du pourtour d'un terrain afin de matérialiser ses limites ou d'empêcher des personnes ou des animaux d'y entrer ou d'en sortir.) de site ? Une part importante du projet sera consacrée à étudier les différentes questions techniques et environnementales soulevées par un tel stockage.

Le sous-sol: un réservoir potentiel pour le stockage d'énergie

Le stockage massif de l'énergie est une des composantes de la transition énergétique, notamment en permettant l'intégration des énergies renouvelables issues de sources intermittentes. Par définition (Une définition est un discours qui dit ce qu'est une chose ou ce que signifie un nom. D'où la division entre les définitions réelles et les définitions nominales.), il nécessite la disponibilité de grands volumes, que le sous-sol peut offrir en fonction de la géologie (La géologie, du grec ancien γη- (gê-, « terre ») et λογος (logos,...) du site. Concernant le stockage d'électricité, le BRGM s'intéresse notamment à trois nouvelles technologies: le Power-to-Gas (conversion d'électricité en gaz) utilisant le stockage souterrain d'hydrogène, le CAES (stockage d'énergie sous forme d'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire de...) comprimé) dans les cavités salines ou cristallines, et les STEP souterraines (Station de transfert d'énergie par pompage) utilisant les mines abandonnées. Le BRGM mène également des recherches sur le stockage de la chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !) issue de sources d'énergies renouvelables ou de rejets industriels, en aquifère souterrain ou par champs de sondes géothermiques.

A propos du projet

Le projet FluidSTORY, doté de 2,1 millions d'euros et d'une durée de 4 ans , est cofinancé par l'Agence nationale de la recherche (ANR). Il associe 3 partenaires publics et 4 partenaires privés, avec les spécialités suivantes:

- BRGM (Bureau de recherches géologiques et minières): coordination, inventaires géologiques, sécurité et risques
- ARMINES: thermodynamique (On peut définir la thermodynamique de deux façons simples : la science de la chaleur et des machines thermiques ou la science des grands systèmes en équilibre. La première...) et géochimie, procédés de surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement...)
- X-LMS Ecole Polytechnique: thermomécanique, simulation et expérimentation (L'expérimentation est une méthode scientifique qui consiste à tester par des expériences répétées la validité d'une hypothèse et à obtenir des données quantitatives permettant de...)
- Brouard Consulting: thermomécanique
- Geostock: géotechnique (La géotechnique est l'étude des sols (au sens mécanique du terme, par opposition à roche) en relation directe avec la construction d'ouvrages.), expertise cavités
- Geogreen: stratégie (La stratégie - du grec stratos qui signifie « armée » et ageîn qui signifie « conduire » - est :) et économie
- AREVA (Areva est un groupe industriel français spécialisé dans les métiers de l'énergie. Cette entreprise est présente au niveau international avec un réseau commercial dans 43 pays.) H2-GEN: électrolyse
Les travaux du projet sont suivis par un comité externe composé d'industriels du secteur énergétique, auquel participent Air Liquide (Air liquide est un groupe industriel français d'envergure internationale, leader mondial des gaz industriels, c'est-à-dire des gaz pour l'industrie, la santé, l'environnement.) et Engie.

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Source: BRGM