La start-up Energy Vault, basée en Suisse, développe des solutions de stockage d’énergie électrique, parmi lesquelles une solution brevetée de stockage gravitaire à base de blocs composites. Pour évaluer l’efficacité de cette approche à grande échelle, elle a entamé la construction de deux sites de stockage au Texas et en Chine. Cette technologie vise à renforcer la fiabilité du réseau électrique et permettre l’intégration des énergies renouvelables, le tout à un coût réduit.
Le stockage d’électricité s’effectue principalement au moyen de trois techniques : par voie électrochimique via les batteries, et par voie mécanique via les stations de transfert par pompage (STEP) et le stockage par air comprimé. Les STEP sont des solutions de stockage gravitaire : elles se composent de deux retenues d’eau, situées à des hauteurs différentes, reliées par des canalisations ; quand la demande en électricité est moindre, un système de pompage permet de transférer l’eau du bassin inférieur vers le bassin supérieur. Quand la demande est plus importante, l’installation fonctionne comme une centrale hydroélectrique.
La solution proposée par Energy Vault s’inspire du principe des STEP. Nul besoin d’eau ici : le système fonctionne par levage/abaissement de blocs de plusieurs tonnes. Le système hisse ces blocs au sommet d’une immense structure pour accumuler l’électricité (sous forme d’énergie potentielle de pesanteur), puis « lâche » les blocs pour fournir de l’électricité (les blocs entraînant des câbles reliés à un alternateur). Une installation pilote, à échelle réduite, est déjà opérationnelle non loin du siège de la société, en Suisse. Energy Vault veut désormais prouver que son concept fonctionne à plus grande échelle.
Une capacité de stockage de 100 mégawattheures
Pour réduire la dépendance des services publics aux énergies fossiles (gaz naturel, charbon, pétrole) et favoriser l’adoption des énergies renouvelables, il est essentiel de développer des solutions de stockage efficaces, a déclaré Robert Piconi, PDG d’Energy Vault, à CNET. En effet, la disponibilité des énergies renouvelables n’est pas continue, et les rendements fluctuent nécessairement en fonction des aléas climatiques. C’est la raison d’être de la solution de stockage longue durée proposée par Energy Vault.
Tout comme pour les STEP, le principe est d’accumuler l’électricité produite par des sources d’énergie renouvelable pendant les périodes de production excédentaire — un système alimenté par des panneaux solaires ou des éoliennes soulève alors des centaines de blocs de 24 tonnes — puis de libérer l’énergie — en relâchant les blocs — lorsque la demande est élevée et que la production est faible.
Les blocs sont stockés à l’intérieur d’un immense bâtiment rectangulaire ; chacun mesure 3,5 x 2,7 x 1,3 mètres et pèse 24 tonnes. Ils se composent à 99% de terre compressée, mélangée à de l’eau et des polymères pour la stabiliser, et sont finalement presque aussi denses que du béton. Un système de rails les transporte vers et depuis un ascenseur : chaque bloc descend à une vitesse d’environ 2 m/s, produisant environ un mégawatt, selon Marco Terruzzin, ingénieur en mécanique et directeur des produits commerciaux d’Energy Vault.
Le système pilote, installé à Arbedo-Castione est opérationnel depuis 2020 ; connecté au réseau électrique suisse, il peut générer une puissance de cinq mégawatts. Les sites en construction à Snyder, au Texas, et au nord de Shanghai, permettront de vérifier si la technologie est suffisamment économique et efficace pour fonctionner à grande échelle. Le site texan, d’une hauteur de 140 mètres, est conçu pour fournir à une compagnie d’électricité voisine une capacité de 36 mégawattheures.
L’installation chinoise est encore plus imposante : d’environ 120 mètres de hauteur et plus large que celle de Snyder, elle offrira une capacité de stockage de 100 mégawattheures. Selon CNET, c’est la quantité d’électricité nécessaire pour alimenter 3400 foyers pendant une journée entière. Elle servira à alimenter une société de gestion et de recyclage des déchets, China Tianying Group. La construction devrait être achevée d’ici le mois de juin.
Une solution rentable et durable, à des coûts compétitifs
Cette solution de stockage « offre une capacité de stockage révolutionnaire allant de 2 à 18 heures, avec des coûts compétitifs et une efficacité de plus de 80% sur l’ensemble de la durée de vie », précise l’entreprise sur son site ; l’efficacité globale annoncée est comparable à celle de l’hydroélectricité par pompage (STEP). Pour accroître les capacités de stockage, il suffit de concevoir des bâtiments encore plus longs, avec plus d’ascenseurs, permettant d’accumuler encore plus de blocs.
La technologie d’Energy Vault présente plusieurs avantages. Pour commencer, la société souligne qu’elle utilise des matériaux locaux pour la construction des blocs et qu’elle s’appuie sur des composants industriels standards, provenant de chaînes d’approvisionnement régionales prévisibles. En outre, son approche élimine le risque d’incendie dû à l’emballement thermique associé aux technologies chimiques — ce qui permet d’envisager un fonctionnement fiable dans des environnements chauds ou humides.
Enfin, l’un de ses atouts majeurs est sa durée de vie : alors que les batteries perdent de leur capacité à mesure des utilisations, le système d’Energy Vault est garanti pendant au moins 35 ans. « La clé de notre proposition de valeur est l’absence de dégradation du support de stockage », a déclaré Marco Terruzzin.
Si le concept s’avère efficace dans la pratique, il pourrait donc renforcer la résilience et la durabilité du réseau électrique tout en réduisant le coût du stockage de l’énergie. Ce dernier sera un facteur majeur du choix de la technologie à privilégier. Energy Vault n’a toutefois pas divulgué le coût des deux systèmes en construction.