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Systèmes de stockage d'énergie pour installations de photovoltaïque

Un accumulateur d'énergie garantit que la maison dispose d'électricité lorsque l'installation de photovoltaïque ne peut pas produire de courant. Les technologies de stockage d'énergie solaire ne cessent de progresser. Outre une fabrication en partie plus avantageuse, leurs matériaux évoluent et les capacités de stockage grandissent.

Holger Althues, Responsable du Département Technique chimique de batteries et de surfaces.
Holger Althues, Responsable du Département Technique chimique de batteries et de surfaces.

(mb) Pour augmenter la consommation propre de courant produit et ainsi la rentabilité d'une installation de photovoltaïque, les accumulateurs d'énergie sont intéressants également dans le cadre des installations de photovoltaïque accouplées au réseau. En raison de leur densité d'énergie (énergie par unité de volume) ou de leur énergie spécifique (énergie par kilogramme), les batteries lithium-ion, appelées aussi powerwalls, comptent parmi les meilleures technologies actuelles de stockage d'énergie électrochimique. Dans les appareils électriques ou les voitures, elles atteignent une durée de vie suffisante.

Cathode de soufre et cellules de lithium-souffre de Fraunhofer IWS.
Cathode de soufre et cellules de lithium-souffre de Fraunhofer IWS.

Batteries en lithium-souffre à potentiel élevé 

Les batteries en lithium-souffre pourraient constituer à l'avenir une sérieuse alternative à ces systèmes de stockage, car elles offrent un potentiel d'énergie spécifique plus élevé et nécessitent moins de coûts de matériel pour la fabrication. « L'atout du lithium-souffre est notamment son poids inférieur », déclare Holger Althues, Responsable du Département Technique chimique de batteries et de surfaces chez Fraunhofer IWS à Dresde. En outre, le poids des premières cellules prototypes correspond à environ la moitié de celui des cellules lithium-ion, pour une même teneur en énergie. Pour l'heure, une stabilité de cycle encore faible empêche cependant leur utilisation dans les voitures électriques. La stabilité doit être améliorée à l'aide d'un nouvel électrolyte, lequel présente une plus petite solubilité pour les composés de souffre. Ainsi la transformation du souffre est restreinte à la surface carbonée, ce qui freine les processus de corrosion des anodes de lithium. Le souffre comme matériau isolant électrique exige l'ajout de carbone afin de produire un composé électrique. » 

L’adapter à plusieurs besoins

Holger Althues considère que les technologies leaders actuelles jouiront des meilleures positions sur le marché au cours des années à venir : grâce à l'évolution continue les cellules lithium-ion peuvent être adaptées à de nombreux besoins. C’est pourquoi elles resteront en tête du marché du stockage d'énergie ces 10 prochaines années. Les autres technologies (accumulateur à densité énergétique élevée) sont encore exposées à de nombreux défis. Pour les applications stationnaires, les coûts sont déterminants. Les alternatives plus avantageuses (par exemple à base de sodium) vont probablement s'imposer. 

Ruben-Simon Kühnel, chercheur empa
Ruben-Simon Kühnel, chercheur empa

EMPA développe une batterie à l'eau salée

En parvenant à doubler la stabilité électrochimique de l'eau à l'aide de solutions salines spéciales, les chercheurs de l'EMPA ont sans doute développé une méthode adéquate de fabrication de batteries rechargeables avantageuses. Les batteries à base d'eau seraient certes utilisables pour les applications de stockage de courant stationnaires, mais moins pour les voitures électriques. C'est pourquoi les chercheurs s'intéressent à l'électrolyte liquide à base de sel spécial sodium FSO et ont atteint une stabilité électrochimique de 2,6 volts. Des cellules de batterie avantageuses pourraient ainsi être produites. Plusieurs tentatives avec anodes et cathodes séparées ont déjà été couronnées de succès. Des tests avec différentes batteries seront effectués prochainement. 

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