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La batterie thermique
Bill Gates travaille au développement d’une batterie thermique couplée à un réacteur nucléaire – voir lien (la batterie thermique est mentionnée à la 1ʳᵉ minute de la vidéo ).
Le réacteur nucléaire accumule de l’énergie thermique dans la batterie, et cette énergie stockée peut ensuite être convertie en électricité avec un rendement pouvant atteindre 45 %, grâce à un générateur de vapeur et une turbine à vapeur.
Les centrales solaires thermiques utilisent cette technologie depuis plus de 30 ans pour stocker l’énergie thermique du soleil dans une batterie, afin de produire de l’électricité lorsque le besoin s’en fait sentir. La centrale solaire de Ouarzazate au Maroc est équipée d’une très grande batterie thermique – voir lien.
Usine d’incinération des déchets avec stockage thermique :
Une usine d’incinération des déchets produit aujourd’hui en continu de l’électricité injectée sur le réseau, ce qui constitue un obstacle majeur à l’intégration des énergies renouvelables. Les meilleures installations, comme l’usine ARC à Copenhague, peuvent convertir jusqu’à 25 % de l’énergie contenue dans les déchets en électricité, en cogénération avec la chaleur pour le chauffage urbain.
Si une usine d’incinération est couplée à une batterie thermique, l’énergie thermique issue des déchets peut y être stockée. La production d’électricité peut alors être différée, et l’installation peut être conçue pour délivrer une puissance importante sur une courte durée, au lieu de produire en continu. Cela représente un avantage considérable pour une production complémentaire aux énergies renouvelables.
Une usine d’incinération moderne comme ARC, située sur le site d’Amagerværket à Copenhague, peut produire 55 MW d’électricité et 190 MW de chaleur pour le réseau de chauffage urbain, lorsqu’elle incinère 70 tonnes de déchets par heure, avec un rendement électrique de 25 % sur l’énergie contenue dans les déchets.
Une solution permettant d’accumuler l’énergie thermique dans une batterie pendant 48 heures permettrait de reconfigurer la centrale à vapeur, de sorte qu’au lieu de produire 55 MW en continu, l’installation pourrait fournir 220 MW d’électricité pendant 12 heures, tant que la batterie est entièrement chargée au départ.
Il existe en outre un avantage particulier à associer une batterie thermique à l’usine d’incinération : l’électricité excédentaire du réseau peut chauffer la batterie encore davantage que les déchets eux-mêmes, ce qui améliore le rendement électrique global. En effet, les chaudières à déchets, en raison de la faible qualité calorifique du combustible, ne peuvent chauffer la batterie qu’à 450 °C, ce qui limite le rendement électrique à environ 25 %.
Dans une configuration intégrant des batteries thermiques à l’usine ARC d’Amagerværket, plusieurs réservoirs de stockage seraient installés. La chaudière à déchets chauffe progressivement ces réservoirs, qui atteignent chacun 450 °C, et cette chaleur est ensuite convertie en électricité avec un rendement de 25 %.
Mais lorsque de l’électricité excédentaire est disponible sur le réseau, et que l’usine retarde volontairement sa propre production électrique pendant le stockage de l’énergie, l’électricité excédentaire peut porter les réservoirs à une température supérieure à celle fournie par les déchets, atteignant 600 °C.
Les réservoirs contiennent alors beaucoup plus d’énergie thermique, et grâce à cette température plus élevée, l’électricité peut être produite avec un rendement de 45 %.
Dans cette nouvelle configuration, au lieu de produire 220 MW pendant 12 heures, la centrale peut désormais produire plus de 350 MW, grâce à l’énergie thermique plus chaude provenant de l’électricité excédentaire.
Dans ce contexte, l’énergie contenue dans les déchets agit comme un catalyseur pour récupérer l’électricité excédentaire stockée, et l’intégration du système permet de restaurer 100 % de l’électricité excédentaire sous forme utile.
Enfin, il est possible de concevoir une intégration du système où l’usine d’incinération est couplée à une centrale multifuel – voir lien.