Il semble étrange que, de nos jours, le pétrole continue d'être extrait et brûlé pour produire de l'électricité. Un héritage primitif, non seulement polluant mais aussi coûteux et alimentant les guerres. Il existe une innovation qui pourrait rendre à la fois les combustibles fossiles actuels et certaines sources d'énergie futures totalement obsolètes, rendant le solaire et l'éolien beaucoup plus abordables et respectueux de l'environnement. Mesdames et messieurs : piles CO2.
Tout d'abord, que sont les batteries CO2 ?
Une batterie au CO2 est une technologie qui convertit l'énergie du dioxyde de carbone en le déplaçant dans un circuit fermé. Lorsque la batterie est déchargée, il ne reste qu'un immense dôme rempli de dioxyde de carbone à pression atmosphérique. Pour le charger, le CO2 est d'abord pompé hors du dôme et comprimé (ce qui le chauffe). La chaleur est évacuée et stockée dans un appareil appelé TES (Stockage d'énergie thermique), qui transforme le CO2 en un liquide froid et dense qui est ensuite stocké dans des réservoirs. Désormais, l'énergie est stockée sous forme de chaleur dans le TES et sous forme de pression dans les réservoirs de dioxyde de carbone liquide.
La décharge de la batterie CO2 est un processus en deux étapes.
Premièrement : les réservoirs sont ouverts, ce qui libère le CO2 liquide à haute pression. Lorsqu'il s'échappe, la pression diminue et fait revenir le CO2 à son état gazeux (ce qui le fait se dilater). Le gaz est ensuite passé à travers le TES, où il est chauffé et se dilate davantage. Cette double détente crée une pression colossale, qui est canalisée à travers une turbine qui fait tourner un générateur et produit de l'électricité. Le CO2, maintenant à la pression atmosphérique, est ensuite réinjecté dans le dôme, prêt pour le chargement de la batterie.
Cela me semble compliqué, et vu les dimensions requises j'ai une idée qu'on ne verra guère de batteries CO2 qui alimentent les véhicules électriques-
Alors, qu'est-ce qui rend ces batteries CO2 uniques ?
L'éolien et le solaire sont excellents, créant des charges d'énergie avec beaucoup moins d'émissions que les autres technologies. Cependant, le vent ne souffle pas toujours et le soleil ne brille pas toujours. Je ne me lasserai jamais de le répéter : il faudra des batteries pour stocker l'énergie quand elle dépasse, et la décharger quand on en a besoin. La batterie actuellement préférée pour ce processus est la batterie lithium-ion, la même technologie qui alimente les véhicules électriques, les ordinateurs portables et les téléphones.
Les batteries au CO2 sont tout simplement meilleures que les batteries au lithium pour être utilisées comme systèmes de stockage. Pour quatre raisons : coût, impact environnemental, évolutivité et cycle de vie.
Coût
Les batteries au lithium sont chères et la plupart des propriétaires de véhicules électriques pourront le confirmer. Les batteries pour le stockage de l'énergie solaire et éolienne sont encore plus chères, car elles sont de plus grande taille. Les batteries au CO2, en revanche, peuvent être créées avec des matériaux facilement disponibles à une fraction du coût, ce qui rend les parcs éoliens et solaires beaucoup moins chers.
Impact sur l'environnement
Les batteries lithium-ion ne sont pas les "anges environnementaux" qu'elles semblent être. Leur construction demande beaucoup d'énergie et de logistique, elles ont donc aussi une certaine empreinte carbone (regardez à cette recherche publiée dans Nature). Sans parler de l'exploitation minière nécessaire pour accéder à cette matière première, et des problèmes géopolitiques qu'il provoquera dans les prochaines années. D'autre part, les batteries au CO2 peuvent être fabriquées à partir de matériaux recyclés facilement disponibles. Cela rend leur impact sur notre planète beaucoup plus léger.
Évolutivité
Comme vous le savez peut-être, nous plongeons tête baissée en cas de crise de batterie. Les chaînes d'approvisionnement des matériaux (et la situation mondiale) sont incapables de gérer la croissance de la demande de batteries, c'est pourquoi le prix des matériaux tels que le lithium, le nickel et le manganèse a explosé.
Les batteries CO2 n'ont pas de tels problèmes. Des milliers et des milliers de ces batteries peuvent être construites rapidement et facilement - théoriquement, le monde pourrait adopter cette technologie très rapidement.
Cycle de la vie
Les batteries lithium-ion ne durent pas indéfiniment, comme le savent tous les propriétaires d'iPhone. La structure interne de la cellule se détériore à chaque charge et la capacité de la batterie diminue avec le temps. Les cellules lithium-ion haut de gamme modernes peuvent supporter jusqu'à 2.000 10 charges, mais les versions les moins chères peuvent survivre à quelques centaines de charges. En résumé? Les batteries lithium-ion devront être remplacées environ tous les XNUMX ans.
Encore une fois, les batteries au CO2 seraient de loin supérieures, car elles ne se dégradent pas. En théorie, ces batteries pourraient durer des centaines d'années avec un entretien régulier.
Alors pourquoi ne pas adopter immédiatement les batteries CO2 ?
Personne n'est parfait, et donc les batteries CO2 non plus. En termes d'efficacité, par exemple, ils sont inférieurs à ceux du lithium-ion. Ces derniers ont une efficacité de 99% : si vous en chargez un avec 1 kWh de puissance, vous obtiendrez 0,99 kWh. Les batteries CO2 ont une efficacité maximale dire "seulement" 80%. Pour le moment, donc, pour obtenir la même énergie, nous devrions construire plus de centrales, et bonjour à certains des avantages que j'ai énumérés jusqu'à présent.
Cependant, une partie ne signifie pas tout. Il y aurait encore des économies. Avec les parcs solaires de nouvelle génération (et plus grands), ils peuvent encore améliorer l'énergie éolienne et solaire, en atténuant l'impact environnemental. En effet, ce serait le début d'un effet domino.
Révolution renouvelable
Le passage à un réseau de batteries au CO2 pourrait déclencher une révolution renouvelable. Pourquoi s'embêter à augmenter (ou réintroduire) l'énergie nucléaire, ou à maintenir les centrales électriques au gaz alors que nous pourrions obtenir beaucoup plus d'énergie (et une empreinte écologique beaucoup plus faible) à partir d'un parc solaire ou éolien alimenté par des batteries au CO2 ?
Donnons du temps au temps : la technologie des batteries CO2 a été conçue uniquement en février 2020, et depuis lors, les premières installations fonctionnelles sont déjà disponibles. Une telle rapidité de développement justifie une certaine confiance.
Peut-être n'avons-nous pas besoin d'un réacteur à fusion ou d'une technologie de science-fiction pour sauver la planète. Peut-être qu'une technologie déjà disponible peut produire des résultats incroyables étonnamment rapidement, si elle est correctement prise en charge.
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