Les briques et le sable, prochains grands acteurs de la transition énergétique en Europe

Croyez-le ou non, les batteries thermiques fabriquées à partir de stéatite ou de briques broyées font partie des dernières innovations sur le marché de l’énergie, promettant une révolution dans le domaine du stockage de l’énergie.

L’Europe a connu un boom de l’énergie éolienne et solaire au cours des dernières décennies, avec la mise en service de nouveaux projets d’énergie renouvelable. Mais l’essor des énergies renouvelables a créé un problème que peu de gens avaient prévu : il y a parfois tout simplement trop d’électricité sur le réseau.

À la recherche de solutions, les entreprises se tournent vers une nouvelle version d’une technologie ancienne.

Les Turcs savent depuis longtemps que le sable peut stocker et transférer la chaleur, et ils l’utilisaient pour faire du café. À l’époque de Mozart, aucune maison bourgeoise d’Europe centrale n’était complète sans un poêle en brique et en tuiles, qui maintenait le salon au chaud longtemps après que le feu se soit éteint.

Des siècles auparavant, les Romains utilisaient des systèmes de chauffage central au bois et de l’air chaud sous le plancher pour réchauffer les maisons et les bains publics là où il n’y avait pas de sources chaudes.

Aujourd’hui, ces idées et ces matériaux simples reviennent à la mode, offrant un moyen de contribuer à sauver le monde du changement climatique et de soulager les Européens de leurs factures énergétiques obstinément élevées.

Batteries à sable

En Finlande, la start-up Polar Night Energy souhaite transformer des débris de stéatite bon marché en batteries à sable massives capables de stocker de grandes quantités d’énergie verte sous forme de chaleur. Elle les propose également à un prix bien inférieur à celui des batteries lithium-ion.

Le principe est simple : lorsque l’électricité renouvelable est abondante et bon marché, l’air est chauffé par résistance électrique, puis pompé à travers du sable dans un conteneur isolé, atteignant des températures pouvant atteindre 600 °C.

Mais contrairement aux batteries lithium-ion, qui se déchargent en quelques heures, le sable peut stocker de l’énergie pendant plusieurs jours, garantissant ainsi, par exemple, la production de vapeur sans émissions 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7 pour des applications industrielles ou pour alimenter les systèmes de chauffage urbain largement utilisés en Europe du Nord et en Europe centrale.

Polar Night Energy a déjà démontré que sa technologie peut chauffer de petites villes dans la Finlande glaciale. Elle développe actuellement un projet pilote visant à transformer la chaleur stockée en électricité.

Toutefois, le taux d’efficacité attendu n’est pas impressionnant. On obtient environ 30 % de l’électricité injectée, ce qui est bien inférieur aux 80 % offerts par les batteries lithium-ion à l’échelle industrielle.

Le problème : l’électricité gratuite

Ce que la société finlandaise et d’autres entreprises tentent de faire, c’est de transformer un problème des systèmes d’énergie verte en opportunités commerciales.

L’Europe a réalisé des investissements massifs dans l’énergie solaire et éolienne ces dernières années, mais les détracteurs – des conseillers municipaux nimby aux lobbyistes du gaz et du nucléaire – ne se lassent pas de souligner que ces énergies renouvelables inépuisables ne produisent de l’électricité que lorsque le soleil brille ou que le vent souffle.

Ils ont raison – mais que se passerait-il si la solution n’était pas de payer pour maintenir les centrales électriques en veille, de construire des réacteurs nucléaires extrêmement coûteux, ou même de déployer des millions d’euros de batteries au lithium coûteuses et difficiles à trouver sur le réseau ?

Lorsque le ciel est sombre et que l’air est calme, les prix peuvent monter en flèche, car les centrales traditionnelles à combustibles fossiles augmentent leur production pour combler le déficit. Mais lorsque l’énergie renouvelable est abondante, le prix du marché de l’électricité tombe régulièrement en dessous de zéro.

Contre toute attente, cela pose un énorme problème. Les prix négatifs retardent le retour sur investissement des nouvelles centrales électriques et incitent les producteurs d’électricité à compenser leurs pertes en augmentant les factures d’énergie lorsqu’il n’y a pas de surplus d’énergie.

Si les prix négatifs ne concernaient que 0,3 % de toutes les heures en 2022, ce chiffre est passé à 3,6 % en 2024 et devrait encore augmenter en 2025, à mesure que de nouvelles énergies renouvelables seront déployées dans toute l’UE.

Le système est dysfonctionnel, et l’absence de lignes électriques internationales aggrave le problème. Les champs solaires et les éoliennes sont souvent mis à l’arrêt simplement parce qu’il n’y a nulle part où acheminer l’électricité.

En outre, le raccordement massif de nouvelles centrales électriques renouvelables est ralenti par les files d’attente pour se connecter à des lignes de transport encombrées, ce qui signifie que l’UE pourrait retarder la mise en service d’importantes quantités d’énergie renouvelable bon marché et sans émissions, car elle n’est pas en mesure de les mettre en ligne.

À mesure que la technologie progresse et que les cas d’utilisation se développent, le stockage thermique devrait jouer un rôle de plus en plus important dans la résolution de ces problèmes.

Le lobby européen de l’électricité Eurelectric, par exemple, a déclaré à Euractiv que les batteries à base de sable et de briques peuvent contribuer à résoudre le problème des prix négatifs et de la réduction de l’énergie verte.

« Elles ont le potentiel de compléter les batteries à l’échelle du réseau ou les centrales hydroélectriques à accumulation par pompage, mais en fournissant un stockage thermique de longue durée », a déclaré Cillian O’Donoghue, directeur des politiques du lobby. « Elles peuvent alléger la pression sur le système électrique en créant de nouvelles sources de demande flexible. »

En cours de développement

Polar Night Energy n’est pas la seule start-up européenne à vouloir utiliser le sable pour alimenter des batteries.

Batsand fait de même en Lettonie, avec des systèmes plus petits commercialisés auprès des propriétaires individuels.

Au Portugal, pays chaud et ensoleillé, Rondo a récemment installé une batterie en brique de 100 MWh, combinée à un panneau solaire, afin de fournir de la vapeur 24 heures sur 24 pour la décarbonisation d’une brasserie appartenant à Heineken.

Le stockage thermique et électrique peuvent également se compléter. Le prix des batteries lithium-ion a considérablement baissé, mais leur approvisionnement reste loin d’être garanti, et les batteries à sable peuvent contribuer à garantir leur déploiement là où elles sont vraiment nécessaires. À mesure qu’elles arrivent sur le marché, les arguments commerciaux en faveur de l’énergie solaire et éolienne se renforcent de jour en jour.

Au lieu de batteries coûteuses pour absorber le surplus d’électricité verte, la ville pourrait simplement demander au Père Noël une énorme boîte de sable pour aider à chauffer les maisons l’hiver prochain.