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Stockage d'électricité : un volant d'inertie enfin abordable
Le cylindre du volant d'inertie Voss est composé de béton fibré. Il coûte dix fois moins cher qu'un modèle en acier. - © © Energiestro

Stockage d'électricité : un volant d'inertie enfin abordable

Mathieu Dejeu |  le 13/07/2015  |  EnergieTechniqueRecherche et développement

Lauréat du concours EDF-Pulse en juin dernier, la société française Energiestro travaille sur un prototype de volant d'inertie en béton fibré, le Voss. Ce produit à bas coût devrait concurrencer les batteries dans le domaine du stockage d'électricité stationnaire.

Le stockage d’énergie électrique reste toujours trop cher pour le marché français. Partant de ce constat, la société Energiestro a cherché à concevoir un système économique et malgré tout robuste. Son projet de volant d’inertie en béton fibré ressemble à un tour de potier qui continuerait de tourner bien après avoir cessé de l'actionner au pied (voir focus 1). Baptisé Volant de stockage solaire (Voss), il a remporté le concourt EDF-Pulse en juin dernier. Il devrait être commercialisé d’ici deux ans. La société espère atteindre à un prix de 200 euros par kilowattheure (kWh) stockable. Aujourd’hui, les batteries lithium-ion, le procédé le plus en vogue, affiche au minimum un coût de 400 euros/kWh.

Anne et André Gennesseaux créent Energiestro en 2001, à Châteaudun (Eure-et-Loire). Ils ont alors en tête le développement d’un groupe électrogène aux huiles végétales, qui incorporaient un volant d’inertie. « À l’époque, les biocarburants apparaissaient comme la source d’énergie renouvelable la moins onéreuse. Cependant, ils n’ont jamais atteint un niveau de développement suffisant pour pouvoir rivaliser avec les carburants fossiles. Dans le même temps, les coûts des panneaux solaires photovoltaïques se sont effondrés. Nous nous sommes donc orientés vers ce secteur », explique André Gennesseaux.

Le défi du prix

Le changement de cap se traduit par la conception d’un premier modèle avec un cylindre en acier. Par rapport aux batteries, le produit présente de nombreux avantages. Il peut effectuer un très grand nombre de cycles de charge et décharge, alors que les accumulateurs Lithium-ion sont limités à 1 000. Sa durée de vie est donc bien plus longue. Par ailleurs, il ne contient pas de substances toxiques. Enfin, les conditions climatiques n’influent pas sur les performances du volant. Son poids important le limite néanmoins à des applications stationnaires.

Pourtant, les clients ne sont pas convaincus. A environ 2 000 euros du kWh, l’investissement les rebute. « Les opérateurs de parc photovoltaïque regardent avant tout le prix à l’achat, constate André Gennesseaux. Par conséquent, nous devions concevoir un produit dont le coût serait comparable aux batteries. »

 

Etonnant béton

L’équipe d’Energiestro repart donc au travail. Elle aboutit à une conclusion : en termes de rapport qualité/prix, le béton fibré et fretté est le meilleur matériau pour construire un volant (voir focus 2). Le Voss est né.

Les inventeurs poussent leur recherche d’économie un peu plus loin. Dans un volant, les rotations répétées de l’arbre usent rapidement les paliers qui le supportent. Les ingénieurs ont donc recours à des paliers magnétiques. L’arbre lévite dans le trou du support, et tourne sans contact physique. Il n’engendre pas d’usure.

« Néanmoins, un système de lévitation magnétique reste extrêmement coûteux. Si vous n’avez pas de limites de budget, c’est l’idéal. Avec les contraintes de notre cahier des charges, nous avons opté pour un procédé hybride, indique André Gennesseaux. Le Voss utilise des paliers à roulements à billes standards. Toutefois, un aimant est placé sous le palier inférieur. Ce dernier supporte le poids du cylindre en béton. Les roulements subissent ainsi uniquement les contraintes liées au guidage de l’arbre. » Grâce à ces innovations, le Voss sera dix fois moins cher qu’un équivalent en acier, pour une capacité de stockage égale.

Objectif lissage

Energiestro réfléchit maintenant sur la fabrication d’un prototype. Il possèdera une durée de stockage d’une heure. Un laps de temps qui correspond à la demande actuelle de la filière photovoltaïque. Aujourd’hui, les gestionnaires cherchent à éliminer les petites oscillations de puissance caractéristiques d'une énergie intermittente. On parle de lissage de la production. Un système stockage sert de réservoir tampon. Il absorbe les surplus imprévus et les restitue en cas de chute de tension.

A plus long terme, l’entreprise vise des durées de 24 heures. Ces équipements emmagasineraient l’électricité solaire à midi, et la libéraient en fin d’après-midi, au moment du pic de consommation. « Un parc équipé d’un système de stockage pourrait distribuer une puissance constante tout au long de la journée, au lieu d’une pointe maximale en milieu de journée, note André Gennesseaux. Avec une puissance moindre à supporter, les infrastructures électriques du site nécessiteraient un budget moins important. Les économies réalisées pourraient financer en partie l’achat de volants. »

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