Stockage gravitaire

Salut


Vous connaissez tous le stockage gravitaire, qui consiste à créer un lac artificiel en altitude à partir de l'eau puisée dans une source à une altitude inférieure  lorsque la demande d'énergie est plus basse, pour l'utilisée lors des heures de  pointes. Il existe aussi des batteries bien sur,  Mais il existe aussi la possibilité de systèmes gravitaire à partir de solides, tel que le béton voir des poids métallique. C'est ce que propose une société américaine.

révolution énergétique a écrit:

Faire chuter des blocs de béton

Depuis quelques années, un nouveau concept tente de se faire une place au catalogue. Il s’agit du stockage « gravitaire » à base de blocs de béton développé par Energy Vault, une start-up américaine dont le siège d’exploitation est situé en Suisse. Suivant un principe inspiré de la STEP, le système hisse des poids en béton au sommet d’une structure pour accumuler de l’électricité, sous forme d’énergie potentielle de pesanteur.

Pour « décharger » l’électricité, il suffit de laisser ces blocs chuter au sol. Dans leur descente, ils entraînent des câbles qui animent un alternateur, produisant du courant. À l’origine, le système se présente sous la forme d’une grue à bras multiples, équipée de treuils pour empiler ou étaler les blocs.

Un jeu de Tetris


Energy Vault a donc dévoilé une version plus évoluée de son concept. Le système de stockage est désormais contenu dans un immense bâtiment rectangulaire. Les blocs de béton circulent à la manière d’un ascenseur, dans une cage métallique. Ils peuvent être hissés et redescendus dans n’importe quelle cellule de la structure, à la verticale comme à l’horizontale, comme dans un jeu de Tetris.

Très avare en détails techniques, la société vante simplement une autonomie de 2 à plus de 12 heures, selon le dimensionnement. La puissance et la capacité du système évoluerait en fonction du nombre de modules installé. Chaque module serait capable de stocker 10 MWh d’électricité, sans que l’on connaisse ses dimensions, sa puissance, son rendement ni la quantité de béton nécessaire.

J'ignore la rentabilité d'un tel système, toutefois, chez moi j'ai la place pour un système à poids ce qui remplacerait une éventuelle batterie, d'ailleurs, si je m'y connaissais un peu mieux en électronique, je le construirais volontiers un tel système, utilisé 1m3 de fonte par exemple à trois mètres de hauteur pourrait remplacer une batterie de bonnes capacité, bien sur il me faudrait calculer ce que pourrait me rendre comme énergie 7 tonnes sur trois mètres.


Le Vieux

lien ici

L'idée est simpliste et ignore plusieurs contraintes :

• - Le déplacement horizontal d'un liquide entraine peu de frottements, au contraire de celui d'un solide. C'est pour cela que les lacs de retenue d'eau gravitaire peuvent prendre n'importe quelle forme, alors que le système de blocs n'est efficace que sous forme d'ascenseur.
  
• - Il n'y a besoin que d'une seule installation de génération électrique par retenue d'eau (quand il y en a plusieurs, c'est pour pouvoir moduler la puissance générée), alors qu'il en faut une par bloc solide.
  
• - Les blocs suspendus sont sensibles au vent, pas (ou peu) les retenues d'eau.
  
• - Une installation de blocs suspendus est encombrante et mobilise un volume inutilisable pour autre chose. Une retenue d'eau devient souvent une base de loisirs, seule l'approche de l'entrée du captage d'eau est interdite, la conduite forcée est discrète, et l'usine hydroélectrique est intégrée au paysage.
  
• - Les contraintes d'entretien d'un système hydroélectriques sont coûteuses mais maîtrisées, les grand carénages peu fréquents (environ tous les 10 ans pour les barrages d'EDF). L'entretien des câbles, bâtiments, moteurs/générateurs est moins lourd mais plus fréquent (cas des portiques à containers).
  
• - Je ne parlerai pas des accidents.
  

Bref, pour un stockage gravitaire qui n'emploierait pas d'eau, il vaut mieux utiliser une solution similaire aux lacs de retenue, mais avec des billes d'acier (attention au bruit).

Google :
densité fonte= 7,13 g/cm3 = 7130 kg/m³
gravité= 9,81 m/s²

énergie potentielle = 1/2 * m * g * h
= O,5 * 7130 * 9,81 * 3
= 104 917,95 joules

force exercée = 7130 * 9,81
= 69945,3 newtons

Auras-tu les engrenages et la dynamo nécessaires pour exploiter les 69945,3 newtons de la masse suspendue ?

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De la vitesse de descente dépendent inversement la puissance fournie et l'autonomie.
104 917,95 / 3600 = 29,143875 watts
Donc la descente d'une telle masse suspendue éclairerait une salle à manger pendant une heure, ou permettrait de regarder la télé (écran plat) entre un et trois quart d'heure .

Salut

Autrement dit, cela ne sert à rien, l'idéal serait de conserver l'équivalent d'au moins une heures d'autonomie soit donc à peu près 6 kw/h une batterie est plus capacitaire on est donc très loin du compte. Quant aux systèmes de poulie et câble j'aurais pu me débrouiller mais pour un si petit résultat, je n'essaierai même pas, même avec une cuve à eau de 1000l qui serait plus aisé à mettre en place mais qui serait encore moins capacitaire. Note qu'il existe aussi la possibilité d'utilisé des volants d'inertie, plus facile sans doute à mettre en œuvre mais ferait souffrir les roulements, J'ai lu que l'on pourrait commencer à en produire, mais leur prix actuels dépasse celui des batteries à capacité égale (voir lien ici.

ceci dit, il existerait un autre système, mais seulement pour les maisons en construction, mais hélas  je n'ai pas retrouvé un article qui en parlait, cela consisterait, si ma mémoire est bonne, à utiliser du béton avec du carbone pour stocker de l'électricité, le stockage  est faible par unité de volume, mais suffisant pour un ménage, étant donné que pour construire une maison, il faut une certaine quantité de béton non négligeable.

Quoi qu'il en soit, il existe encore d'autres solutions et la meilleure serait pour commencer  sans aucun doute de bien isoler sa maison.

Plus sérieusement, dans ma vieille baraque qui est chauffée à partir du gaz naturel (2000 m3 soit 20.000 kw/h équivalent), je me pose la question de l'achat supplémentaire de panneaux solaire, j'en ai déjà 4 qui m'ont permis d'économiser après un an de mauvais temps, 1200 kw, soit 1/4 du total de l'électricité consommée, il est vrai que cela peut paraître peu, mais la situation de ces 4 panneaux sont loin d'être optimale, je perd l'ensoleillement du matin alors je me demandais s'il serait judicieux d'augmenter le nombre de panneaux solaire pour utiliser un chauffage d’appoint, il ne serait pas question de me passer du gaz pour le moment, mais seulement d'en diminuer la consomation, mais pour cela il me faudrait au moins une douzaine de m2 photovoltaïque.


Le Vieux.

Si c'est pour te chauffer, est-ce que tu as fait le calcul d'efficacité dans ton cas entre du solaire thermique (un serpentin d'eau est chauffé par le soleil dans un caisson isolé et derrière une plaque de verre et alimente un ballon d'eau chaude) et du photovoltaïque ?

Il y a 13 ans de cela, un collègue avait fait installer 20m² de panneaux solaires thermiques pour un ballon de 200 litres isolé par 10cm de laine de verre pour sa maison à Saint Malo, et en était très content. C'est sûr que la douche ou les radiateurs sont moins chauds pendant les tempêtes hivernales que pendant la saison estivale, mais je pense que le bilan énergétique doit être plus favorable.

Après, si c'est pour diminuer ta consommation électrique et que tu as une autre solution pour le chauffage, la question ne se pose même pas.

Le serpentin d'eau, je l'ai eu dans une maison que je louais. Il ne sert pas en hiver (du moins à nos lattitudes), donc pas pour la chauffage de la maison mais seulement pour chauffer l'eau de consommation en été, avec des températures atteignant 90°C!! Pas cool quand on a des enfants.
Et vu que la consommation pour chauffer l'eau représente environ 1/10 des besoins en chauffage totaux, à mon humble avis, ça n'en vaut pas la peine.
Pour moi le photovoltaique est vraiment très intéressant associé à une pompe à chaleur, chauffage au sol et à condition d'avoir des dimensions raisonnables et une orientation optimale. Bref, dans une nouvelle maison.
Dans mon cas, si je  compte ce que j'épargne en consommation, ce que je réinjecte dans le réseau et les subventions de l'état (environ 1/5 du prix d'achat), je pense avoir amorti mon installation relativement modeste (7,8 kwp) en 3-4 ans. Mais bon je dois encore passer l'hiver pour faire le point.

Salut

Steph a écrit:

mais seulement pour chauffer l'eau de consommation en été, avec des températures atteignant 90°C!! Pas cool quand on a des enfants.

Un investissement dans un système d'eau chaude solaire me parait peu rentable pour le moment étant donné que pour 3 personnes adultes, l'on consomme par jour en moyenne 0,4 m3 gaz, soit donc 146 m3 par an, ce qui nous donne 13% environs de la consommation totale et si jamais je retire  6 mois d'efficacité, j'en arriverai à un gain de  consommation de à peine 70 m3 et vu le prix du gaz actuel, cela n'en vaut pas vraiment l'investissement

Donc, l'effort doit se faire autrement que sur l'eau chaude sanitaire, bien sur, je puis connecter la machine à lessiver et le lave vaisselle, mais cela nécessiterait d'avoir un réseau de conduites d'eau particulières , surtout concernant la machine à lessiver ou chaque linge a sa propre température de lavage. Par contre un système d'eau chaude d'échangeur de chaleur par le sol (quelques dizaines de mètre de tuyaux enfui dans le sol, pourrait être plus avantageux, c'est à calculer, j'ai rencontré des suisses qui pour leur gîte en Bourgogne utilisent ce système, mais je n'ai pas le détail mais ils ont l'air d'en être content, tpoutefois, la chaleur aux radiateurs est assez basse, cela nécessite une maison bien isolée sinon glagla.

A première vue, sans faire de calcul, je vois plutôt un système mixte qui n’abandonnerait pas totalement une énergie fossile, mais serait couplée avec un autre système plus écolo, soit par panneaux solaire, petite(s) éolienne(s) (aie les voisins) qui fournirait de l'électricité à un radiateur par accumulation, tout doit être bien calculé et voir ce qui convient ou pas.

Question acculturation d'énergie en remplacement des batteries conventionnelles, il existe une technique qui à première vue me parait intéressante mais pas pour ma vieille maison car je ne vois pas ou je pourrai placer les quelques m3 de béton nécessaire, ce serait dommage d'utiliser des ressources (sable/ciment) rien que pour une condensation électrique de quelques kw/h, mais pour un nouvelle construction qui nécessite de toutes façon une certaine quantité de béton, alors oui pourquoi pas ?

techniques-ingénieur a écrit:

Une équipe de chercheurs du MIT propose une solution innovante pour le stockage de l’électricité, utilisant des matériaux abondants et peu coûteux comme le ciment et le noir de carbone. À terme, cela permettrait de stocker directement de l’électricité dans la structure des bâtiments.

La recette semble simple, en apparence : mélanger du ciment, de l’eau et du noir de carbone sous forme nanométrique permet de créer un supercondensateur carbone-ciment dont la capacité de stockage théorique est plutôt impressionnante. L’équipe de chercheurs a en effet calculé qu’un cube de béton de 3,5 m de côté (45 m³) dopé aux nanoparticules de noir de carbone pouvait stocker environ 10 kWh d’énergie électrique !
.......

Bien entendu, comme le matériau est constitué de ciment, cela laisse entrevoir beaucoup de possibilités dans le domaine de la construction. Les chercheurs ont cependant constaté qu’un compromis devait être trouvé entre capacité de stockage et résistance structurelle. C’est tout à fait logique, car plus on ajoute de noir de carbone, plus la structure est fragilisée.

Voir texte en entier et lien ici

Le Vieux.

https://www.techniques-ingenieur.fr/actualite/articles/un-supercondensateur-a-base-de-ciment-deau-et-de-carbone-pour-stocker-lelectricite-dans-les-structures-en-beton-126642/ a écrit:

Après une série d’essais visant à mettre au point les ratios ciment/noir de carbone/eau les plus efficaces, l’équipe du MIT a ensuite testé la fabrication de petits supercondensateurs similaires à des piles boutons.

Ils ont réussi à obtenir de petits dispositifs de 1 cm de diamètre par 1 mm d’épaisseur. Trois de ces « piles » ont été nécessaires pour allumer une LED de 3 V. Le principe de fonctionnement est donc prouvé et les chercheurs prévoient maintenant la construction de batteries de voiture fonctionnant en 12 V.

Citation :

Les chercheurs ont cependant constaté qu’un compromis devait être trouvé entre capacité de stockage et résistance structurelle. C’est tout à fait logique, car plus on ajoute de noir de carbone, plus la structure est fragilisée.

Les chercheurs ont fait une expérience qui a donné un résultat positif (mais pas extraordinaire) et on fait un calcul en extrapolant beaucoup et en s'exonérant des contraintes. Il en résulte un résultat intéressant, mais physiquement impossible, qu'ils ont publié (ton lien).

Le noir de carbone n'est actuellement intéressant qu'en pigment ou en adjuvant du caoutchouc.

Fiche du noir de carbone