Les piles de Carnot : le stockage de l'énergie du futur
La Fondation allemande pour la recherche (DFG) finance un nouveau projet de recherche à l'université de Bayreuth
Une transformation de l'approvisionnement en énergie qui remplace les combustibles fossiles par des sources d'énergie renouvelables nécessite de nouvelles technologies puissantes pour stocker l'électricité produite par le soleil et le vent. Les piles de Carnot, qui stockent temporairement l'électricité sous forme de chaleur, constituent une technologie prometteuse. Un nouveau projet de la chaire de thermodynamique technique et de processus de transport (LTTT) du centre de technologie énergétique (ZET) de l'université de Bayreuth étudie les fluides de travail optimaux pour ces systèmes énergétiques. Dans le cadre du programme prioritaire 2403 de la DFG intitulé "Carnot batteries : Conception inverse des marchés aux molécules", ce projet sera initialement financé pendant trois ans pour un montant total d'environ 298 000 euros.
Banc d'essai pour tester les fluides de travail à l'université de Bayreuth.
(c) Universität Bayreuth / ZET
Les piles Carnot portent le nom du fondateur de la thermodynamique, le physicien et ingénieur français Nicolas Léonard Sadi Carnot (1796-1832), qui a calculé la conversion optimale de la chaleur en travail. À l'avenir, elles pourront jouer un rôle important dans l'adéquation technique entre la disponibilité des énergies renouvelables et la demande sur le marché de l'énergie. En principe, une batterie Carnot se compose de trois éléments montés en série : une pompe à chaleur à haute température, un accumulateur de chaleur et un moteur thermique. La pompe à chaleur transforme en chaleur l'électricité produite par le soleil et le vent, mais qui n'est pas immédiatement nécessaire, et utilise cette chaleur pour charger l'unité de stockage. Le moteur thermique est capable de décharger l'unité de stockage en fonction de la demande sur le marché de l'énergie, convertissant ainsi la chaleur en électricité. Les batteries Carnot sont donc également appelées systèmes électricité-chaleur-électricité.
"Les premières installations de démonstration montrent qu'il est possible d'obtenir un rendement élevé de l'aller-retour avec les batteries de Carnot : Jusqu'à 70 % de l'électricité excédentaire injectée dans le réseau à partir de sources d'énergie renouvelables peut finalement être récupérée. Les coûts de stockage par kilowattheure sont de l'ordre de ceux des centrales de pompage-turbinage ou des batteries électrochimiques", explique Florian Heberle, chercheur associé au groupe de recherche LTTT et directeur général du ZET de l'université de Bayreuth. Dans le même temps, il souligne la nécessité de poursuivre la recherche et le développement afin d'exploiter pleinement le potentiel de cette forme de stockage de l'énergie : "Au cours des prochaines années, le nouveau programme prioritaire de la DFG contribuera de manière significative au développement et à l'optimisation technologique de l'interaction des trois composants et à l'intégration des batteries Carnot dans le système global d'approvisionnement en énergie électrique.
Le projet basé à l'université de Bayreuth se concentre sur le défi de trouver des fluides de travail optimaux pour les batteries de Carnot. Trois critères sont décisifs à cet égard : L'efficacité, la sécurité de fonctionnement et un faible potentiel de réchauffement global (PRG). Cela signifie que le moins de gaz à effet de serre possible doit être libéré pendant le fonctionnement. Les recherches se concentreront sur des mélanges spéciaux d'hydrocarbures naturels et de réfrigérants partiellement halogénés non saturés. L'objectif est d'identifier précisément les propriétés thermochimiques, mais aussi de tester les fluides dans la pratique en fonction des fonctions très différentes qu'ils doivent remplir dans le système d'une batterie Carnot. Pour ce faire, la chaire LTTT dispose des bancs d'essai et des technologies de mesure les plus récents.
"Les travaux de recherche menés à Bayreuth sont étroitement liés aux autres projets du programme prioritaire de la DFG, qui se concentrent sur d'autres aspects technologiques des piles Carnot. L'échange mutuel entre les sites de recherche participants en Allemagne et la mise en relation des nouvelles découvertes sont particulièrement importants ici pour que nous puissions progresser dans la transformation durable de l'approvisionnement en énergie. Ce n'est qu'avec de nouvelles technologies de stockage performantes qu'il sera possible de parvenir à la décarbonisation des systèmes énergétiques, essentielle pour la protection du climat", déclare le professeur Dieter Brüggemann, titulaire de la chaire LTTT et directeur du ZET, qui dirige le projet avec le professeur Florian Heberle.
À propos du nouveau programme prioritaire de la Fondation allemande pour la recherche (DFG)
Dans le cadre du programme prioritaire 2403 de la DFG intitulé "Carnot batteries : Inverse design from markets to molecules", des concepts innovants pour les batteries Carnot du futur doivent être développés sur la base des exigences du marché de l'énergie. La durée de la première période de financement, qui a débuté le 1er juillet 2023, est de trois ans. Pour cette période, la DFG a sélectionné un total de 17 projets individuels dans 14 sites universitaires allemands. Le financement total s'élève à environ 6,5 millions d'euros. Le coordinateur du programme prioritaire est le professeur Burak Atakan de l'université de Duisburg-Essen.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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