Stocker l'électricité sous forme d'air comprimé
Dans le cadre de ce projet, l'électricité en excès est utilisée pour faire tourner un compresseur qui remplit un réservoir d'air et le met sous pression. Ensuite, au moment de récupérer cette énergie, l'air comprimé est libéré pour actionner une turbine qui génère du courant électrique.
Pour que l'opération soit rentable, il faut des réservoirs d’air comprimé très grands et très solides afin de contenir de fortes pressions. On pense notamment à utiliser des tunnels désaffectés, des grottes, des cavités souterraines ou sous-marines, ou encore des bouteilles en acier.
Projet
Mais il existe une autre solution, plus légère à mettre en œuvre : stocker l'air comprimé dans de grands ballons souples immergés en profondeur sous l'eau. Dans ce cas, c'est la pression de l'eau qui évite au ballon d'éclater.
En collaboration avec l'HEPIA (Haute Ecole du Paysage, d’Ingénierie et d’Architecture), la société Enairys Powertech a le projet de mener une expérience-pilote en immergeant un tel ballon à 160 mètres de profondeur sous l'eau, ce qui permet d'y maintenir l'air comprimé à 16 bars, soit 16 fois la pression atmosphérique.
La masse d'eau a aussi l’avantage de tempérer l’air comprimé. En effet, lorsqu’on comprime de l’air, il s'échauffe. Et lorsqu'on le décomprime, il se refroidit. Or, perdre de la chaleur, c’est réduire le rendement énergétique de l’opération.
Pour assurer un bon rendement énergétique, le compresseur-turbine de ce projet soutenu par le Fonds Electricité Vitale Vert fonctionne de manière « isotherme » (autrement dit il comprime et décomprime l’air en maintenant une même température).
Résultats du projet
Finalement, pour des raisons administratives, l'immersion d'un grand ballon de stockage d'air comprimé au fond du lac Léman n'a pas (encore) pu avoir lieu.
En revanche, le projet a permis de tester le compresseur-turbine et son système de double-spirales tournant l'une dans l'autre (système"scroll") et entre lesquelles de l'eau est pulvérisée pour limiter l'élévation de température à la compression : après plusieurs corrections de design, de simulations sur ordinateur, et de nombreuses heures de fabrication et d'essai, ce compresseur-turbine en spirales donne enfin satisfaction. Il faudrait plutôt dire cette paire de compresseurs-turbines, car ce dispositif dit « basse pression » fait le travail en deux étages: un premier étage qui multiplie par 4 la pression de l'air ambiant pour l'amener à 4 bar, et un deuxième étage qui le comprime encore 4 fois pour l'amener à 16 bar. Le système complet comprend aussi un compresseur « haute pression », qui fonctionne sur le principe du « piston liquide », pour amener l’air à la pression finale de 250 bar. C'est le perfectionnement du dispositif « basse pression » à 2 étages en spirales qui a été au centre de ce projet soutenu par le Fonds Electricité Vitale Vert.
Au terme du projet, les équipes ont perfectionné leur compresseur-turbine sur 3 plans:
- Elles ont simplifié le design mécanique, ce qui a permis de réduire d'un cinquième la taille des pièces en mouvement: plus c'est petit et moins il y a de pertes dues à la rotation et à la force centrifuge.
- Elles ont développé un système mécanique plus simple et plus robuste: l'engin peut désormais tourner pendant des dizaines d’heures sans casse, que ce soit pour constituer le stock d'air comprimé ou pour produire de l'électricité.
- Elles ont réalisé un nouveau circuit de pulvérisation d’eau entre les spirales, pour mieux gérer les échanges thermiques avec l’air comprimé, et ce autant en mode compression qu'en mode turbine.
Crédit photo : Enairys-Powertech