Thomas Scherer

Du silicium fondu pour stocker de l’énergie

19 décembre 2018, 16:05
Du silicium fondu pour stocker de l’énergie
Du silicium fondu pour stocker de l’énergie
Chauffé à blanc, le silicium liquide pourrait constituer un moyen économique de stocker l’énergie électrique disponible par intermittence. En effet, l'électricité produite par les cellules photovoltaïques et les éoliennes est irrégulière. Lorsqu'elle est disponible, il est possible de la stocker dans de grands systèmes de batteries et de l'injecter dans le réseau selon les besoins. Pourtant, selon une étude réalisée au sein du MIT, il serait bien plus économique de stocker cette énergie sous la forme de silicium fondu incandescent plutôt que dans des batteries lithium-ion. En outre, ce procédé serait moitié moins cher que le pompage-turbinage hydroélectrique, processus de stockage le plus économique à ce jour.
 
L'avantage du silicium est d'être moins corrosif, à haute température, que les sels métalliques. Il peut être stocké sous forme liquide à 2 000 °C dans un réservoir de graphite doté d'une isolation thermique. Des conduites munies d'élément chauffants relient le réservoir de base à un deuxième réservoir de stockage d'énergie, dans lequel le silicium liquide est à une température de 2 400 °C.
 
En chauffant et en transférant simultanément le silicium entre le réservoir de base et celui de stockage, il est possible de récupérer l'énergie excédentaire du réseau secteur, et de la stocker. En cas de besoin d'énergie, le silicium stocké est de nouveau pompé vers le réservoir de base. L'astuce réside dans le fait que les conduites de raccordement émettent une lumière à haute énergie du fait de leur température élevée. Il est donc possible de convertir cette lumière en énergie électrique grâce à des modules photovoltaïques spécifiques fonctionnant à haute température.

Le processus a été baptisé TEGS-MPV (Thermal Energy Grid Storage Multi-junction Photovoltaics). Lorsqu'elles émettent de la lumière, les conduites de raccordement servent de sources lumineuses extrêmement intenses. Malgré leur contenu incandescent, l'isolation thermique permet de maintenir les parois extérieures du réservoir de stockage à température ambiante.
 
On pouvait raisonnablement prévoir que le silicium fondu allait réagir très rapidement avec le graphite constituant les parois de la cuve pour former du carbure de silicium, extrêmement corrosif. Selon les chercheurs, les essais menés avec du silicium porté à 2 150 °C pendant une heure ont démontré qu'une couche de carbure de silicium se formait effectivement, mais qu'elle constituait un film protecteur, ce qui permettait d'éviter toute corrosion ultérieure des réservoirs en graphite. La production de grands réservoirs de ce type d'un seul tenant est impossible. D'où la proposition de fixer les composants par des dispositifs en fibres de carbone et de combler les espaces à l'aide d'un matériau formé d’une sorte de graphite souple. Les chercheurs ont mis au point, l'an passé, une pompe fonctionnant avec du silicium liquide. Elle a même fait l'objet d'un enregistrement dans le Livre Guinness des records pour sa température de fonctionnement, la plus haute au monde.
 
Selon le MIT, un seul réservoir de stockage énergétique suffirait à assurer l'autonomie électrique de 100 000 foyers. De plus, ce système pourrait être installé pratiquement partout sans avoir besoin de construire de barrage ou d'autres structures.

Les résultats de ces recherches ont été publiés sur le site de la revue Energy & Environmental Science.
Source : MIT News
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