Une avancée dans le stockage d’énergie thermochimique
Des chercheurs européens ont réussi à concevoir un réacteur innovant de stockage d’énergie thermochimique redox, ainsi qu’un échangeur de chaleur. Ce dispositif utilisant un motif en nid d’abeille pourrait significativement contribuer aux objectifs de l’Union Européenne en matière d’énergie et de lutte contre le changement climatique.
Le projet RESTRUCTURE a pris fin officiellement en janvier, après avoir mené des expériences à petite échelle au Jülich Solar Tower (STJ) en Allemagne. Bien que la capacité de stockage ait été limitée, cette initiative a marqué la première validation d’un tel concept dans des conditions proches de la réalité pour les applications de chaleur thermochimique.
Dr. George Karagiannakis, le coordinateur du projet, souligne l’originalité de ce réacteur. La structure en céramique monolithique et en nid d’abeille sert de bloc de construction, permettant d’incorporer le matériau actif de différentes manières. Elle rappelle les « briques » en céramique employées dans les systèmes de conversion catalytique des véhicules.
Les défis du stockage d’énergie
Les schémas de réaction redox étudiés dans le projet nécessitent des températures maximales d’environ 1000 degrés. Or, de telles températures ne sont pas encore disponibles dans les centrales solaires thermiques à concentration (CSP) commerciales existantes.
Le système, ayant une capacité de stockage d’environ 25 kW, utilise un flux latéral d’air chaud provenant du récepteur solaire à l’emplacement d’essai du STJ. Pendant le déchargement, l’air plus froid traverse l’assemblage monolithique chargé, permettant la dissipation de chaleur et augmentant ainsi la température de l’air à la sortie du réacteur.
Cette méthode permet de stocker une partie de l’énergie contenue dans le flux d’air, dont la température diminue lorsqu’il sort du système, mais reste suffisamment élevée pour générer de l’électricité.
En l’absence de lumière solaire, la température de l’air chute considérablement. Toutefois, lorsque l’air est contraint de passer par le système de stockage, une réaction de libération de chaleur se déclenche, augmentant à nouveau la température de l’air, qui peut alors être utilisée pour faire fonctionner un cycle de production d’énergie.
Les obstacles rencontrés par l’équipe
L’équipe de chercheurs a rencontré divers défis lors du développement de nids d’abeille redox à grande échelle, fabriqués à partir de matériaux basés sur des oxydes métalliques. Ils ont dû trouver un équilibre entre la stabilité structurelle pendant l’exploitation et les performances redox, tout en adaptant les stratégies de production initialement conçues à l’échelle du laboratoire.
Malgré ces défis, l’équipe a pris une approche proactive, avec des alternatives en réserve.
Pour identifier la solution la plus efficace, des tests approfondis ont été réalisés, confirmant l’efficacité de la structure en nid d’abeille pour simplifier le design du réacteur et son caractère modulaire.
Dr. Karagiannakis précise que des mesures spéciales sont cruciales pour éviter les chutes de température élevées pendant le fonctionnement, la recirculation des matériaux et les mesures de sécurité supplémentaires liées à la rétention efficace des particules dans le système. Bien que ces éléments rendent le système plus complexe, ils ne posent pas de problèmes majeurs avec les designs de réacteurs en nid d’abeille.
Prochaines étapes
Selon Dr. Karagiannakis, l’approche adoptée dans le projet RESTRUCTURE représente une nouvelle génération de technologie. La commercialisation de cette technologie dépend fortement du développement de la prochaine génération de technologies CSP à haute température et haute efficacité. Bien que cet avancement soit en cours, il ne fait pas partie du champ d’application immédiat du projet de Karagiannakis.
Dr. Karagiannakis confirme que l’équipe cherche activement des moyens de poursuivre ses efforts de recherche et de développer la technologie, avec un accent particulier sur les stratégies de mise à l’échelle et d’optimisation.
Bien qu’il reste encore du chemin à parcourir, le projet a démontré que cette conception innovante d’échangeur de chaleur réacteur est une étape vers un nouveau méthode de stockage de chaleur thermochimique.
Les chercheurs espèrent ardemment avoir la chance de travailler sur un projet d’analyse complémentaire qui approfondira les résultats du projet RESTRUCTURE et, espérons-le, ouvrira des portes vers des applications commerciales de cette nouvelle technologie.
FAQ
Qu’est-ce qu’un réacteur thermochimique redox ?
Un réacteur thermochimique redox utilise des réactions chimiques de réduction et d’oxydation pour stocker et libérer de l’énergie thermique.
Quelle est l’importance de la structure en nid d’abeille ?
La structure en nid d’abeille permet un design plus simple et modulaire, facilitant l’intégration de matériaux actifs et aidant à améliorer la performance du stockage d’énergie.
Quels sont les défis principaux du projet RESTRUCTURE ?
Les principaux défis incluent la nécessité de maintenir des températures extrêmement élevées et la recherche d’un équilibre entre la stabilité structurelle et les performances du réacteur.
Comment l’énergie est-elle produite à partir de l’air chaud ?
L’air chaud traverse le réacteur, où il libère de la chaleur, ce qui augmente sa température. Cet air est ensuite utilisé pour faire fonctionner un cycle de production électrique.
Y a-t-il d’autres projets similaires en cours ?
Des études et projets à travers le monde explorent des technologies de stockage d’énergie thermochimique, mais le projet RESTRUCTURE se distingue par son approche innovante et ses résultats prometteurs.
