La plus grande batterie de sable au monde est maintenant en ligne.

Les réseaux électriques modernes nécessitent un équilibre constant et en temps réel entre l'offre et la consommation. Malheureusement, l'intégration de l'énergie éolienne et solaire rend les réseaux électriques instables en raison de la nature intermittente de la production d'énergie renouvelable. Pour prévenir des coupures de courant localisées ou des pics de tension nuisibles, les entreprises de services publics associent de plus en plus les énergies renouvelables à des systèmes de stockage par batteries et/ou à des centrales à gaz à réponse rapide pour lisser l'offre fluctuante. Cependant, la Finlande a maintenant proposé une méthode plutôt excentrique pour stocker l'excès d'énergie renouvelable et le libérer sur demande dans le réseau : les batteries de sable. La startup technologique finlandaise Polar Night Energy a construit la plus grande batterie de sable commerciale au monde, un design révolutionnaire de stockage d'énergie thermique à haute température capable de stocker 100 MWh d'énergie renouvelable.

Située à Pornainen, dans le sud de la Finlande, et commandée par la société de chauffage urbain Loviisan Lämpö, le silo de taille industrielle mesure 13 mètres de haut et contient 2 000 tonnes métriques de stéatite broyée, un sous-produit facilement disponible de la fabrication de cheminées locale. La batterie puise de l'électricité propre et bon marché du réseau pendant les périodes de production maximale lorsque l'énergie éolienne et solaire est abondante. Cette énergie électrique alimente un élément chauffant resistif similaire à un sèche-cheveux industriel de grande taille pour chauffer l'air.

Un design en boucle fermée de tuyaux intégrés fait circuler cet air surchauffé à travers la stéatite broyée, élevant la température interne à 400°C–600°C. La stéatite est capable de retenir cette énergie pendant des semaines, voire des mois, avec des pertes minimales grâce à la haute densité thermique et à la capacité calorifique du matériau. Pour décharger l'énergie pendant les périodes de forte demande en électricité, de l'air frais est soufflé à travers le réseau de tuyaux interne pour extraire la chaleur des pierres. Cette chaleur est ensuite introduite dans un échangeur de chaleur pour produire de l'eau chaude, atteignant des températures jusqu'à 400°C. L'eau est ensuite pompée directement à travers le réseau de chauffage urbain local de Pornainen pour chauffer des maisons, des écoles et des bâtiments publics, fournissant suffisamment d'énergie thermique pour les 5 000 habitants de Pornainen pendant une semaine en hiver et presque un mois durant l'été.

L'ensemble de l'opération est entièrement automatisé grâce à un logiciel. Un moniteur IA suit les prix de l'électricité sur le marché spot en temps réel pour charger automatiquement la batterie lorsque l'électricité est pratiquement gratuite ou à prix négatif, puis la décharger lorsque les pics de puissance du réseau ou les demandes de chauffage atteignent leur maximum, garantissant une viabilité financière élevée. Polar Night Energy estime que la batterie de sable a réduit les émissions de gaz à effet de serre d'environ 70 % et diminué l'utilisation de plaquettes de bois d'environ 60 %, avec une ancienne centrale à plaquettes de bois maintenue active pour les charges de pointe et en cas de secours. Peut-être que le plus grand attrait de ces nouvelles batteries est qu'à la différence des batteries lithium-ion conventionnelles, les batteries de sable ne se dégradent pas au fil du temps, ne nécessitent pas de matériaux rares (que la Chine contrôle) et offrent une solution ultra-durable et à faible coût pour le stockage énergétique saisonnier et de longue durée.

« Nous passons d'un monde où les grandes centrales électriques produisaient l'énergie à un monde où l'énergie est produite par le solaire et l'éolien, et nous avons alors besoin d'une quantité massive de stockage », a déclaré Tommi Eronen, PDG de Polar Night Energy, à CNBC. « Espérons qu'une grande partie de ces stockages pourrait être de type batterie de sable où nous n'avons pas besoin de matériaux rares, comme dans de nombreuses batteries chimiques, telles que les batteries lithium-ion », a-t-elle ajouté.

La batterie de sable de Pornainen n'est pas la première de l'entreprise.

En 2022, Polar Night Energy a lancé un petit projet pilote de 0,1 MW / 8 MWh à Kankaanpää, prouvant la viabilité commerciale du stockage de chaleur renouvelable pour les réseaux locaux. L'entreprise prévoit maintenant de mettre en place des systèmes d'une capacité massive de 250 MWh (2 MW de puissance thermique) à Vääksy, qui devraient être achevés à l'été 2027. Adoptant un thème similaire aux deux projets précédents, celui-ci utilisera du sable naturel pour réduire les émissions fossiles locales de 60 % et soutenir l'équilibrage du réseau national.

Auparavant, nous avions rapporté que le stockage d'énergie de longue durée émerge comme l'un des segments à croissance rapide de la transition énergétique alors que les réseaux absorbent des volumes plus importants de production éolienne et solaire intermittente. Bien que les batteries lithium-ion dominent le marché actuel, les entreprises de services publics évaluent de plus en plus des technologies de stockage alternatives capables de stocker de l'énergie pendant des jours, des semaines voire des mois à un coût inférieur. La batterie de sable de la Finlande est l'une des premières technologies à échelle commerciale à démontrer à quoi pourrait ressembler le stockage d'énergie thermique de longue durée.

Les investisseurs institutionnels et les sociétés de capital-investissement soutiennent de plus en plus des projets renouvelables intégrés qui allient production et stockage dédié plutôt que des actifs éoliens ou solaires autonomes. Alors que les entreprises de services publics cherchent au-delà des batteries lithium-ion pour un stockage de plus longue durée, des technologies telles que le stockage thermique commencent à attirer un intérêt commercial croissant.