Il semble étrange que nous continuions aujourd’hui à extraire du pétrole et à le brûler 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 totalement obsolètes les combustibles fossiles actuels et certaines sources d’énergie futures, rendant ainsi l’énergie solaire et éolienne beaucoup plus abordables et respectueuses de l’environnement. Mesdames et messieurs : piles CO2.
Tout d'abord, que sont les batteries CO2 ?
Une batterie CO2 est une technologie qui convertit l’énergie du dioxyde de carbone en le déplaçant dans une boucle fermée. Lorsque la batterie est déchargée, il ne reste plus 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 épais qui est ensuite stocké dans des réservoirs. L'énergie est désormais stockée sous forme de chaleur dans le TES et sous pression dans des 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 beaucoup 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 actuelle de choix 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 coûtent cher, et la plupart des propriétaires de véhicules électriques vous le diront. Les batteries pour le stockage de l’énergie solaire et éolienne sont encore plus chères car elles sont plus grandes. Les batteries au CO2, en revanche, peuvent être créées à partir de matériaux facilement disponibles pour 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 de l’environnement » qu’elles paraissent. Leur construction demande beaucoup d'énergie et de logistique, ils ont donc aussi une certaine empreinte carbone (consultez-la à cette recherche publiée dans Nature). Sans parler de l'activité minière nécessaire pour accéder à cette matière première, et des problèmes géopolitiques. qu'il provoquera dans les prochaines années. D’un autre côté, les batteries au CO2 peuvent être construites 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 éternellement, 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 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 même pas les batteries au CO2. En termes d’efficacité, par exemple, ils sont inférieurs à ceux au lithium-ion. Ces derniers ont un rendement de 99% : si vous en chargez un avec 1 kWh d’électricité, vous obtiendrez 0,99 kWh. Les batteries CO2 ont une efficacité maximale de « 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, certains ne veulent pas dire tout. Il y aurait quand même une économie. Avec des parcs solaires de nouvelle génération (et plus grands), ils peuvent encore améliorer l’énergie éolienne et solaire, atténuant ainsi l’impact environnemental. Ce serait en effet le début d’un effet domino.
Révolution renouvelable
La transition vers un réseau de batteries au CO2 pourrait lancer une révolution renouvelable. Pourquoi s’embêter à augmenter (ou réintroduire) l’énergie nucléaire, ou à maintenir les centrales électriques au gaz en fonctionnement alors que nous pourrions obtenir beaucoup plus d’énergie (et beaucoup moins d’impact écologique) 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 premiers systèmes fonctionnels sont déjà disponibles. Une telle rapidité de développement justifie un peu de 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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