Comment stocker l’énergie 55


Claude me demande pourquoi on ne stockerait pas la surproduction éolienne avec des volants d’inertie. Lui répondre me permet de terminer un vieux brouillon sur le stockage d’énergie en utilisant un autre brouillon sur la voiture électrique comme introduction.

Jamais contente

la « Jamais Contente »

La première voiture à avoir atteint la stupéfiante vitesse de 100 km/h était une voiture électrique, la « Jamais Contente », et c’était en 1899. De nos jours, la « White Zombie » laisse sur place une Maserati de 400 chevaux. Mais pourquoi donc nos routes ne sont-elles toujours pas envahies de voitures électriques ?

La réponse est pour beaucoup liée à la faible densité d’énergie des batteries. Les meilleures batteries actuelles (Lithium-Ion) sont capables de stocker environ un quart de kilowattheure par kilogramme de batteries. C’est 8 fois mieux que les bonnes vieilles batteries au plomb, mais c’est 67 fois moins que l’énergie contenue dans 1 kg d’essence.

Même si le moteur de votre voiture ne parvient à transformer qu’un tiers* de cette énergie en mouvement, un réservoir d’essence reste au moins 20x plus léger qu’une bonne batterie équivalente. Donc un réservoir de 40 litres d’essence (~ 30 kg)  correspond à au moins 600 kg de batteries. Et même si un moteur électrique est sensiblement plus petit qu’un moteur à combustion de la même puissance, les batteries restent un handicap de poids pour un véhicule.

Evidemment, on peut réduire la taille de la batterie en récupérant l’énergie cinétique d’un véhicule à la descente, ou au freinage. Mais là se pose un autre problème : la puissance de charge ou décharge des batteries est également limitée.. Il faut par exemple 3.5 heures pour recharger complètement le Roadster Tesla de mes rêves, ce qui nécessite une alimentation électrique d’une puissance de 4.8 kW. Or comme je l’avais calculé ici, une voiture qui ralentit de 36km/h à 0 en 5 secondes produit une puissance de 26 kW.  C’est pour cela que les voitures hybrides comme la Toyota Prius n’utilisent pas des batteries Li-ion, mais plutôt des NiMH de densité énergétique inférieure, mais permettant des courants de charge/décharge plus élevés.

Alors on stocke l’énergie, ou la puissance ?

La « Jamais Contente » avait un nom prédestiné pour une voiture électrique : il n’existe pas de technologie de stockage ayant à la fois une forte densité d’énergie et une forte « densité de puissance », qu’on appelle plutôt puissance massique. On voit ceci et bien d’autres choses intéressantes dans le graphique ci-dessous [1], qui classe différentes technologies de stockage d’énergie selon leur puissance nominale (horizontalement) et le temps pendant lequel cette puissance nominale est disponible en décharge (verticalement)**. Evidemment, on peut décharger un système plus lentement en en tirant une puissance inférieure, mais ça ne change rien à l’énergie stockable, donnée par le produit des deux axes.

Remarquez comme les diverses technologies forment des bandes horizontales : la puissance et l’énergie stockée par un système augmentent linéairement avec sa taille, donc le temps donné par le rapport énergie/puissance ne varie pas : il y a des technologies « rapides » capables d’absorber et de restituer des pics de puissance (en bas du dessin) et d’autres « lentes » capables de stocker plus d’énergie par unité de volume (en haut).

Les systèmes adaptés aux véhicules sont sur la gauche du graphique, entre 1 et 10 kW pour les scooters et entre 10 et 100 kW  pour les voitures. Remarquez aussi que les bonnes vieilles batteries au plomb sont  situées entre les batteries Li-ion de la Tesla et les NiMH de la Prius. Elles sont lourdes, mais bon marché : si on calculait la densité d’énergie par dollar ou Euro investi (pas trouvé = à faire…), elles auraient probablement encore leur mot à dire…

Au dessus des batteries Li-ion, on trouve deux technologies en développement, pas encore commercialisées à ma connaissance:

  • Les « ultra-batteries » comme celles au difluorure de xénon [2]. L’énergie électrique y est stockée directement dans la structure du matériau comme dans une supercap, mais avec une densité d’énergie bien supérieure.
  • Les « batteries métal-air ». Les accumulateurs lithium-air (le lithium étant un métal ) sont les plus prometteuses, avec une densité d’énergie environ 10x plus élevée que le Li-ion. Avec de telles batteries, une voiture électrique atteindrait une autonomie comparable à une voiture à essence. Mais sauf progrès inattendu, il faudra toujours des heures pour la recharger.

Au dessous de tous ces types de batteries, on trouve des technologies encore mieux adaptées au stockage de puissance : les supercaps et les volants d’inertie dont j’ai déjà parlé un peu ici pour les véhicules.

Du Gyrobus au Tokamak

L'énergie cinétique d’un volant d’inertie vaut E=½.J.ω² où ω est la vitesse angulaire et J le moment d’inertie du volant, qui augmente comme le carré du rayon. Pour stocker beaucoup d’énergie, il faut donc faire tourner le plus vite possible un volant du plus grand diamètre possible. Mais il y a deux hics:

  • Le premier est que la vitesse périphérique du volant atteint la vitesse du son plus vite qu’on ne pense : un volant d’1 m de diamètre ( π m de circonférence) devient supersonique à 100 tours/s, soit 6000 tours/minute déjà.
  • Le second c’est la résistance mécanique du volant sous l’effet de la force centrifuge. Comme on le voit dans ce tableau, un volant en acier bien dense éclate avant d’atteindre la vitesse du son. On ne gagne rien à utiliser du titane, plus résistant mais plus léger. Pour atteindre des densités d’énergie comparables à de bonnes batteries, il faut réaliser des volants en fibre de carbone ou de kevlar, tournant sous vide d’air…

La raison pour laquelle le légendaire Gyrobus stockait son énergie dans un volant d’inertie de 1.5 tonnes plutôt que dans une masse équivalente de batteries au plomb tient à la petite phrase « La recharge du volant prenait de 30 secondes à 3 minutes » : les volants d’inertie stockent plutôt de la puissance que de l’énergie. Si on envisage de les utiliser dans les éoliennes [3] c’est pour lisser l’effet de rafales de vent espacées de quelques minutes, pas pour stocker une tempête nocturne pour un lendemain calme.

Une fois quelques détails réglés, les volants d’inertie pourraient jouer un rôle important dans les centrales à fusion thermonucléaire en stockant une partie de l’énergie produite pendant les courtes réactions de fusion pour alimenter les aimants et réchauffer le plasma entre deux réactions. Avec un rotor de quelques dizaines de mètres de long et quelques dizaines de tonnes, on peut stocker puis restituer 100 MW pendant 10 secondes. Tout ça pour stocker environ 70 KWh d’électricité, l’équivalent de quelques jours de votre consommation personnelle.

Génératrice à inertie du Tokamak CRPP-EPFL. (Cliquer pour plus d’infos)

Panoramix, il nous faut de la potion magique…

Si vous rêvez d’être autonome en électricité avec votre petite éolienne personnelle ou vos quelques m² de panneaux solaires, il vous suffira de stocker quelques dizaines de kWh pour les nuits ou les jours sans vent. Vous aurez besoin d’une capacité de stockage assez similaire à celle d’une voiture électrique, et quelques centaines de kg de batteries feront l’affaire. Vous pourriez être tentés d’utiliser votre voiture électrique comme stockage, mais le hic c’est que votre maison doit stocker de l’énergie pour le soir alors que votre voiture doit en stocker pour le jour. Pas de bol : il vous faudra donc 2 batteries.

Si vous êtes une petite ville isolée comme Fairbanks en Alaska, il vous faut la plus grosse batterie du monde [4] pour fournir 40 MW à vos 12’000 habitants en cas de défaillance de votre centrale thermique. Enfin, pendant 7 minutes seulement, le temps de démarrer les groupes de secours, parce qu’à Fairbanks, ils ne sont pas écolos. Et aussi parce que leurs 1300 tonnes de batteries NiCd ne stockent que 5 MWh.

Donc si votre village d’irréductibles possède une vraie éolienne d’ 1MW ou plus, et/ou des hectares de panneaux solaires, et que vous voulez tenir quelques jours sans vent, il vous faut la même batterie que Fairbanks. Ou quelque chose de mieux, parce que si vous faites le calcul, la densité d’énergie de leur batterie n’est que de 4 Wh/kg, que le cadmium, c’est pas « vert » et que le lithium, il n’y en aura pas assez pour tous les écolos du monde.

D’autres types de batteries sont actuellement en développement comme la  batterie sodium-soufre (NaS) ou les batteries à sel fondu type « Zebra », mais la voie la plus prometteuse me semble être les « batteries à flux redox » (« flow batteries » en anglais). Ces sont des sortes de piles à combustible réversibles qui fonctionnent avec diverses soupes d’électrolytes bizarres comme le bromure de vanadium ou du zinc/cérium.

Schéma d'une batterie à flux redox au Vanadium, avec arrière plan révélateur

Schéma d’une batterie à flux redox au Vanadium, avec arrière plan révélateur

La densité d’énergie de ces systèmes n’est pas vraiment plus élevée que celles de batteries Li-ion, donc on parle toujours d’installations de centaines de tonnes. Leur avantage est que la puissance est stockée/fournie par un élément relativement petit, alors que l’énergie stockable peut être augmentée à volonté en augmentant simplement le volume des réservoirs d’électrolytes. Ceci permet de réduire le coût de ces solutions par rapport à un wagon train de batteries plus classiques.

Je ne vois pas d’autre solution économique et utilisable à cette échelle actuellement ou dans un futur proche, mais dans un futur plus lointain, on pourrait imaginer utiliser  le stockage d’énergie magnétique à supraconducteur (SMES en anglais). L’idée est de faire tourner du courant électrique en circuit fermé dans un anneau supraconducteur. Ceci crée un champ magnétique extrêmement fort, autour de 20 Tesla duquel on peut ensuite retirer l’énergie par induction. Lorsqu’on sait que le champ magnétique terrestre est environ un million de fois moins puissant, on comprend que les pièces métalliques ne sont pas bienvenues à proximité d’un SMES, qui pose une quantité de problèmes technologiques intéressants. Les installations de labo actuelles sont plutôt orientées « puissance », mais on pourrait imaginer des SMES de quelques dizaines de kilomètres de diamètre pour le stockage d’énergie [5].

Mais sur le graphique on constate un gros trou qui sépare toutes ces « petites » solutions de celles déjà utilisées aujourd’hui dans la production d’énergie centralisée.

Big is beautiful

Il existe en effet déjà trois systèmes de stockage adaptés aux centaines de MWh, voire de GWh. Commençons par les deux les moins connus :

  • Le stockage thermique dans le sel fondu est particulièrement adapté aux centrales solaires thermiques. Par exemple celle d’Andasol en Espagne peut stocker 1GWh, soit  l’équivalent de 7h30 de production de la centrale à pleine puissance en chauffant 28’500 tonnes de sels à 400 °C, soit une densité d’énergie de 35 Wh/kg (0.126 MJ/kg), comparable à celles de batteries au plomb.
  • Le stockage d’énergie à air comprimé (CAES en anglais). Là encore, la densité d’énergie volumique de l’air comprimé à 300 bars est comparable à celle des batteries, mais deux difficultés apparaissent. D’abord, les compresseurs et moteurs à air doivent tenir compte de la thermodynamique. En comprimant un gaz il s’échauffe, et il refroidit lorsqu’il se détend.  Il faut récupérer cette composante thermique de l’énergie pour obtenir des rendements acceptables. D’autre part, construire des réservoirs de grandes dimensions pour de l’air à haute pression n’est pas une petite affaire. Ces deux obstacles hypothèquent la voiture à air, mais en grand, ça peut marcher. Des installations pilotes comme ADELE en Allemagne [6] arrivent à stocker 350 MWh en comprimant de l’air dans des cavernes et atteignent des rendements de 70% en récupérant la chaleur produite lors de la compression.

Et enfin le « stockage hydraulique gravitaire » réalisé par de nombreuses installations que les français appellent STEP. En Suisse, ça veut dire STation d’EPuration, alors on préfère les appeler « stations de pompage-turbinage ».

L'énergie potentielle d’une masse m élevée d’une hauteur h est de E=m.g.h Joules, où g=9.81 que j’arrondis à 10. Pour stocker 1 kWh = 3.6 MJ, il faut donc élever 3’600 litres d’eau de 100m. Ou 360 litres de 1000m. Donc une montagne, c’est mieux qu’une colline. Et un grand lac aussi parce que pour stocker 1GWh il faut un million de fois plus d’eau. Et stocker une puissance de 1GW, ça veut dire pomper 1000 m³ d’eau par seconde à 10 bars, ou 100 m³ d’eau par seconde à 100 bars. Impressionnant, mais on sait faire depuis assez longtemps. Jusqu’ici, ça nécessitait des pompes spéciales, distinctes des turbines, mais l’arrivée des imprévisibles éoliennes motive la recherche de turbines réversibles, capables de passer rapidement de mode turbinage au mode pompage, comme la turbine Hydrodyna de l’EPFL [7] ***.

le site « Nant de Drance » à la frontière franco-suisse près de Chamonix. Une STEP souterraine de 900 MW y est en construction pour exploiter les 250m de différence de niveau entre les deux barrages. Cliquer pour plus d’infos

D’après cette liste il existe actuellement au moins 50 « STEPs » d’une puissance de plus de 1 GW dans le monde, dont Grand’Maison en France, Linth-Limmern en Suisse et même la Centrale de Coo-Trois-Ponts en Belgique (rien au Québec ?) Avec de nombreuses autres installations de puissance inférieure, la capacité de stockage hydraulique représente au niveau mondial une puissance de 100 GW et une énergie que, fautes de données j’évalue à X TWh en multipliant les 100 GWh par X dizaines d’heures.

Ca parait beaucoup comme ça, mais même pour X=3 ça ne représente pas un millième de la production d’électricité renouvelable mondiale, qui elle-même ne représente que 18 % de la production d’électricité totale.

J’ai lu quelque part (je ne retrouve plus où) que toutes les batteries du monde (démarreurs de voitures + téléphone et ordinateurs portables, toutes) stockent 4 minutes de la production mondiale d’électricité. D’après les calculs ci-dessus, toutes les STEP du monde stockent environ 1.5 heures de production mondiale.

C’est assez tant que des centrales thermiques produisent l’énergie « en ruban« , mais si on remplace ces sources d’énergie fiables et régulières par des sources aléatoires, qu’on tient à l’ « indépendance énergétique » et que de plus on ne veuille pas créer de nouvelles lignes de transport qui permettraient de lisser la production et la consommation à l’échelle du continent, il va falloir augmenter énormément la capacité de stockage. Tellement qu’on se sait pas le faire. Il faudra faire des compromis. Ou regarder une fois encore les 3 premières lignes du tableau des densités d’énergie avant de retourner aux arbres

Notes:

  • * Avant de pester contre le mauvais rendement des moteurs thermiques, rappelez-vous que la chaleur réchauffe « gratis » l’habitacle et dégivre les vitres en hiver…
  • ** Le temps de charge est environ égal au temps de décharge, sauf pour les batteries, plus lentes à charger qu’à décharger.
  • *** Une chose m’a frappé en écrivant cet article : la « puissance des liquides ». Carburants, flux redox ou eau alpine, les liquides permettent des solutions « scalables » sur toute la gamme de puissances…Ils sont faciles à stocker, à pomper et à utiliser. D’ailleurs, après ce méga article, je prendrais bien une bière.

Références

  1. « Integrating Renewable Electricity on the Grid« , Report, American Physical Society (excellente référence, très complète)
  2. Christopher Mims « New « Ultra-Battery » as Energy-Dense as High Explosives« , Technology Review., 2010
  3. Gabriel-Octavian Cimuca, « Système inertiel de stockage d’énergie associé a des générateurs éoliens« , Thèse de doctorat, ENSAM, 2005
  4. Edmund Conway « World’s biggest battery switched on in Alaska« , The Telegraph, 23 August 2003
  5. Superconducting Magnetic Energy Storage (SMES) Systems for GRID sur BigNextFuture (pdf de 21 slides)
  6. ADELE – Adiabatic compressed-air energy storage (CAES) for electricity supply brochure [pdf]
  7. François Avellan « Evolution des groupes de pompage-turbinage : Situation actuelle, technologies et nouveaux projets« , bulletin electrosuisse 2/2012

Autres sources

  • Module

    Bonjour,

    Content que vous soyez de retour en 2016 🙂

    Concernant les volants d’inertie, je suis tombé par hasard sur cette conférence de l’ingénieur André Gennesseaux, qui a travaillé sur un volant en béton (!) placé dans un espace sous vide d’air. L’objectif est de stocker l’énergie solaire, mais j’imagine que ça fonctionne évidemment avec toutes les sources d’électricité.

    Parmi les avantages annoncés de cette innovation (http://www.lemonde.fr/progres-innovation/article/2015/08/06/stockage-de-l-energie-solaire-voss-une-solution-en-beton_4714226_4647173.html) : un coût de stockage compétitif, un rendement de plus de 80% et une capacité à encaisser au moins 100 milliers de cycles sans problème particulier.

    En revanche, le stockage ne dure qu’une seule nuit.

    • idée intéressante, mais qui ne concerne qu’une partie du matériau du volant d’inertie, puisqu’il faut précontraindre le béton par une ceinture extérieure sous tension mécanique, ceinture qui va se retrouver sous une contrainte encore plus élevée à vitesse max. Il faut les mêmes paliers, la même chambre à vide et la même machine électrique (moteur/alternateur) que pour un stockage centrifuge avec rotor acier comme décrit dans l’article par exemple. Donc la réduction de coût ne me semble pas évidente. D’autant que comme l’énergie stockée dans un volant d’inertie est 1/2.J.w^2, il vaut mieux augmenter la vitesse w que l’inertie J du volant…

      Sur http://pulse.edf.com/fr/voss-stocker-lenergie-solaire-cest-facile j’ai trouvé les dimensions proposées : « Le plus petit, d’un diamètre de 80 cm et d’une masse de 1,7 tonne, stocke 5 kWh. Le plus gros (1,60 m, 16,6 tonnes) a une capacité de 50 kWh » . On parle donc de petits systèmes convenant à une petite maison…

  • Babze
  • Babze

    (Post n°2).

    (Un peu dans le fil de la discussion, mais assez long et très hors-sujet. Peut-être sera-ce horriblement censuré alors).
    (Résumé si vous ne voulez pas lire: je décris quelques idées ratées que j’ai eues, et puis une autre en route et qui éh bien pour une fois va je le crois assez réussir bientôt, pour faire stopper certains pièges à souris).

    *
    Merci de même pour votre encouragement à continuer à chercher que je trouve fort positif et même sympathique si j’osais dire.
    J’ai une petite liste d’idées dont je me suis aperçu un jour qu’elles ne marchaient pas ou que je réinventais le fil à couper le beurre. Rien de transcendant (mais allez savoir?), 4 seulement me viennent à l’esprit pour l’instant (le reste dort dans mes notes sur des disques durs que j’ai plantés):
    -La récupération de l’énergie de freinage dans les voitures (des années avant d’en avoir entendu parler).
    Mais franchement, pour quiconque a fait du vélo et a mis la dynamo pour allumer sa lumière et senti le freinage, il faut presque être bête pour ne pas y penser.
    -Le chauffage par infrarouge laser :).
    Au lieu de chauffer les m³ d’une maison comme des réservoirs de chaleur potentielle en attente du moment où on passera dans leur air, mettre des capteurs ou caméras (bien chères…) pour localiser notre emplacement (et notre position etc), et envoyer de la chaleur uniquement sur les personnes avec du rayonnement infrarouge très dirigé avec des appareils de chauffage spéciaux qui doivent exister, le mot « laser » est à rectifier (me semble sans conséquences sanitaires).
    Parmi ce qui le fait sans doute échouer: prix élevé de l’équipement comparé à l’économie, ou chaleur envoyée sur les personnes qui s’en va aussi en bonne partie dans l’air comme le chauffage de l’air qu’on reproche à la base.
    -Tirer parti de la pression ou de l’écoulement d’eau parfois inexploité. Mais souvent quand c’est possible c’est déjà existant, sous le nom de micro-hydraulique je crois.
    Par exemple la pression d’eau dans un robinet (ou plutôt dans l’arrivée principale de la maison ou de la ville, pour être le + en amont possible pour faire 1 gros dispositif au lieu de milliers/ions de petits). Mais il faut a priori que l’eau n’ait pas déjà été mise sous pression à coût d’énergie, car ensuite récupérer cette pression pour en faire de l’énergie serait absurde, mieux valant de baisser la pression première (mais j’avais vu un cas, dans le sud de la France, où la pression dans les robinets étant un effet de la gravité, on en profitait pour en faire de l’énergie).
    Ou l’eau qui coule sur les toits ou dans les gouttières ou les égouts quand il pleut (et eaux usées?). Parmi les problèmes de l’écoulement de la pluie dans une gouttière il y a sans doute la grande intermittence et la courte durée des pluies (pourrait-on y orienter le vent quand il ne pleut pas?) et la faible quantité d’énergie sans doute. Et pour les égouts (et les gouttières?), on m’avait fait remarquer que la volonté est que l’eau s’évacue le + vite possible, ce qui est contrarié par des systèmes de récupération.
    -Le métro qui ne s’arrête pas aux stations.
    Quelle perte de temps tous ces arrêts, surtout pour les millions de travailleurs qui veulent regagner leurs pénates. Alors on pourrait creuser une voie supplémentaire parallèle avec un train qui ne s’arrête qu’au départ et au terminus, il roule derrière le train qui s’arrête à chaque station mais entre 2 stations se colle au train et ses portes s’ouvrent en face des autres pour transférer les voyageurs qui veulent aller de telle à telle station sans stops.
    Ça me semble faisable et en garantissant la sécurité, mais peut-être trop complexe pour la gestion des flux de personnes et à un prix trop élevé pour l’intérêt réel mais quand même limité.
    Et il y a qqs années j’avais vu à la télé un train (pas un métro) qui fonctionnait déjà avec ce principe aux États-Unis! (Alors les constructeurs de trains connaissent le principe). J’ai un petit doute car c’est un truc un peu compliqué et j’ai une mémoire qui me joue des tours parfois mais je suis assez sûr.
    -… (quelques autres élucubrations encore).

    *
    Des échecs, oui mais néanmoins…
    Pour votre encouragement à continuer avec les idées originales, éh bien j’ai envie d’être aussi optimiste que vous, et peut-être de dire que vous aviez raison (si la question était d’encourager à essayer car un jour ça peut finir par réussir).
    Ces ondes positives me rendent carrément hardi et alors à peine arrivé je dévoile mon (mini-)chef-d’œuvre, qui montre peut-être que oui, à force d’avoir des idées qui tombent à l’eau, ce n’est pas interdit non plus qu’une finisse par réussir (ça me rappelle un film je crois, une sorte d’original qui en fait un jour fait une vraie découverte… ou quelque chose comme ça).
    Bref pour essayer de faire bref, c’est pour les amis des bêtes. J’ai calculé à la grosse louche (prévoir un facteur 10 pour la fourchette d’erreur) que 100 millions de souris par an meurent dans ce qu’on appelle les pièges à glu ou pièges à colle ou pièges collants. Ce sont des appâts alimentaitres qui collent les souris sur une plaque de carton en général, et contrairement à ce que les fabricants prétendent, elles ne meurent pas vite d’une crise cardiaque, mais elles agonisent pendant des jours dans la peur, la faim, la soif, et même le froid car ce sont des animaux qui doivent remuer. La chose minimale à faire serait de relever les pièges 1 fois par jour et d’abréger leur souffrance en les noyant par exemple. Mais bon c’est un problème déjà connu, et c’est juste un scandale scandaleux parmi tant d’autres, et les boycotts et pétitions diverses ne le font avancer que lentement comme pour tant d’autres scandales scandalisants.

    MAIS!
    D’après mes savants calculs à la louche (et d’après aussi les pièges que j’y ai vus de mes yeux), sur les 100 millions de souris par an, 50 000 le subissent dans des magasins bio. Or, les clients de ces magasins le sont souvent en bonne partie pour raison de protection animale. Alors ce que je compte faire (mais je ne peux pas le faire avant 2 ou 3 mois je pense, entre autres à cause de problèmes de disque dur planté et autres retards et contre-temps), c’est simplement d’aller annoncer cet état des faits sur des forums bio/écolo/… et j’y espère trouver une poignée suffisante de personnes pour mailer ou aller dire en direct à leurs magasins bio que c’est absolument intolérable chez eux et qu’ils doivent le stopper immédiatement. Et peut-être, que ce soit inscrit dans leur charte ou leurs garanties.
    Ça fait + d’un an que ça traîne, mais j’espérais que quelqu’un le fasse à ma place, entre autres parce que je ne pense avoir la personnalité à faire réussir mais plutôt à faire rater. Par contre celui qui le ferait à ma place devrait sans doute être lui-même consommateur bio, sous risque de se faire renvoyer dans son supermarché exploiteur-affameur-tortureur de gens et d’animaux.
    J’avais mis 2 semaines de plusieurs heures par jour pour faire le post principal sur le forum consacré aux souris domestiques), aujourd’hui je pense qu’il me reste environ 3 jours pour le terminer et pour contacter les autres forums voulus. Mais tout aurait pu être fait en 3 heures.
    Voilà…. L’idée est très simple, et elle ne me semble pas ridicule, j’y ai même assez grande confiance. Si ça fonctionne, peut-être 50 000 animaux éviteront 1 ou 2 jours de supplice chaque année. Bon ça me motive un peu à quitter ce blog magnifique où j’ai mis un petit pied, et à retourner à mes souris avant d’y revenir j’espère!

    Avertissements si vous allez sur ce lien:
    -Attention âmes sensibles on y découvre un aspect poubellistique de ma vie.
    -C’est long (je dois le raccourcir).
    -Je dois aussi le reformuler, c’est souvent mal présenté. Et sans doute parfois erroné (mais pas sur le principe de base j’espère).

  • Babze

    Rebonjour, merci pour votre réponse Dr Goulu!

    Je n’aurais pas espéré ce qualificatif de bonnes pour mes petites idées/élucubrations/divagations/…, mais soit, j’accepte ce mini-prix Nobel!

    Le principe de la faisabilité technique et de la rentabilité je pense oui les avoir bien enfoncés dans le crâne même si c’est parfois un peu fouillis chez moi alors je peux les oublier, et suis bien d’accord sur votre insistance sur ces point jusques et y compris dans le nom de votre blog.

    Mais si on ose parler de « rentabilité!!!!!!! » à certains écologistes et certains militants/rebelles/purs/idéalistes/conscients/sachants/… politisés on risque être bien reçu, et pourtant je crains qu’ils aient parfois un certain poids (je précise que je suis pour l’écologie et que je crois possible non pas le grand soir mais beaucoup d’améliorations tout en restant sains et réalistes mais personnellement je ne fais pas de politique, c’est juste pour préciser que je disais bien « certains » et pas « les » pour « écologistes » et « politisés »). J’ai tout entendu à ce sujet, l’argent, un monde sans argent, ou les « y’a qu’à faut qu’on », c’est la faute des riches, c’est les lobbies, etc… Oui ça fait saigner les oreilles. Enfin c’est banal (malheureusement!) et pire encore, la mauvaise écologie j’ai tendance à penser que c’est elle qui la coule, plus que la non-écologie.

    Pour la version que vous avez entendue à Bure du trajet assez bien prévisible d’un objet dans une zone de subduction, ce n’est pas un sujet primordial sans doute, mais j’avoue être surpris qu’elle contredise celle dont je crois me souvenir!

    Aussi tôt que possible, étant parisien je pourrai aller essayer de retrouver l’article de Science et Vie à la bibliothèque de la Cité des Sciences, mais pour l’instant ils sont fermés parce qu’il y a eu un incendie. (=> recherche très rapide et non lue à l’instant: *subduction déchets nucléaires* dans Googl€ donne plein de réponses).

    Bon ça ne serait pas la première fois qu’il y a une erreur dans un magazine scientifique, mais surtout je crains que ce ne serait pas la première fois que ma mauvaise mémoire me fait dire n’importe-quoi en mélangeant avec un autre souvenir ou en reconstruisant tout.

    En tout cas je trouve ça amusant, que vous ayez aussi eu la même idée vous-même, et je fus (fût?) aussi bien intéressé par cette histoire de container.

    Et je trouve ça épatant cette association d’idées que vous eûtes (zut?) qui a réussi à faire un lien entre le coulage de déchets dans le magma et le soulevage de terrain, en passant par la piezo-électricité! (si j’ai bien compris, ça vous semblerait peut-être moins impossible que des systèmes mécaniques mais mal engagé quand même?).

    Pour la comparaison du coût avec un dépôt du genre Cigeo, oui l’impression de départ que je ou qu’on pourrait avoir c’est qu’en gros « balancer tout ça dans un trou » se fait à un prix défiant toute concurrence. Et on parle pas mal aussi je crois des dangers du stockage sous terre, mais je suis méfiant envers la « science officielle » (en tant qu’institution bien sûr, pas la science « science ») mais aussi envers l’écologie, et mon ignorance totale ne me permet pas de trancher.

    J’ai un vague souvenir aussi sur l’exploitabilité des déchets nucléaires, et je n’avais pas fait le rapprochement c’est vrai. Enfin le nucléaire j’ai longtemps été contre comme un écolo-mouton, mais je me suis aperçu qu’en fait je n’en sais rien.

    Comparer à ce qui est le déjà le + rentable et l’éliminer en cas de réponse négative est forcément ah oui bien sûr une base, et alors en l’espèce on pourrait par exemple dire qu’il n’y a pas de « bon », il n’y a que « meilleur » ou « moins bon » (que l’eau si elle est le meilleur pour l’instant).

    (Dr Goulu said):

    « Or l’eau à un avantage très important, c’est de pouvoir être stockée dans des réservoirs naturels au prix d’un « petit » barrage, puis de pouvoir concentrer son énergie sur une petite turbine de forte puissance… »

    Ah oui je ne voyais pas du tout cet aspect de « petite turbine de forte puissance », si on cherche à remonter les causes, la raison (ou une des) me semble être pcq l’eau glisse sur elle-même, alors son poids peut se répartir sur le réservoir en attendant de glisser jusqu’au-dessus de la turbine, alors que dans une masse solide, le poids ne bouge que de bas en haut et doit alors toujours être porté par les dispositifs souleveurs/descendeurs (?).

    Mais parmi les avantages possiblement possibles, un que j’avais omis est peut-être l’accès presque infini au terrain, pas de réserve naturelle à préserver, pas d’hectares à acheter du moins on peut continuer à faire pousser des patates au-dessus, et puis le stockage de grandes réserves d’eau est-il aussi faisable partout, ou d’intérêt décroissant avec les spots les + rentables qui sont pris progressivement comme pour l’éolien etc (là on voit que j’ai lu votre blog, mais pas assez sinon j’aurais des idées + précises).

    Si par exemple cet avantage est réel, il fait pencher la balance dans l’autre sens, mais peut-être pas assez et c’est ce « assez » qui ferait la différence forcément…

    Pour le matériau piezo-électrique ah oui en effet, j’avais le souvenir qu’une torsion ou pression lui fait produire de l’électricité mais j’ai du mal à visualiser comment il fonctionnerait dans ce principe sous terre, c’est en se tordant qu’il soulèverait? (pas en gonflant je suppose).

    Pour votre proposition de faire le calcul, euuuhhh… moi au-delà des divisions je suis perdu. En ce moment j’essaie de faire la différence entre watt et kWh pour mieux lire vos articles, bref vous avez compris… :/

    Une enchère au fond de la salle? J’ajoute une 3ème possibilité pour monter l’caillou! Le gaz sous pression. Mais coïncidence il est déjà lui-même un stokage d’énergie en soi… J’avais aperçu sur un site cette possibilité d’utiliser d’anciennes mines comme container gratuit de gaz sous pression (je ne sais pas où ça en est et j’ai un accès limité à internet… > recherche très rapide à l’instant et que je n’ai même pas lue: http://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/caes-stockage-par-air-comprime). Peut-il faire monter les masses qu’on voudrait? Comme c’est du gaz serait-ce possible à coupler avec des dispositifs de soulevage? Etc etc on peut tout imaginer tant que les chiffres ne vous stoppent pas!……….

    Il y a peut-être plein d’autres façons de lever, et forcément une est la meilleure (ou était la moins mauvaise). En effet des dispositifs mécaniques (peut-être la + mauvaise solution), pour rester sur mon 1er exemple d’1 km³, en en mettant 1 par m², ça en fait 1 million (à 1000€ pièce?!) et ils ne soulèvent « plus que » 1000 tonnes, il y a forcément un chiffre optimum entre + d’appareils qui soulèvent moins et moins d’appareils qui soulèvent +, enfin ça c’est moins que la base de la base du début (pardon pour les banalités…….. Et toujours pas la moindre idée du coût ou de la faisabilité technique).

    Mais j’ai la sensation désagréable de faire du blabla dans le vide sur sans doute du vent, j’avais un espoir infime je l’avoue d’avoir qui sait trouvé un truc, mais le + probable étant que vous feriez à tout cela le même sort qu’aux 200 tonnes d’une maison à soulever. Si vous ne l’avez pas fait de la même façon c’est peut-être juste parce que ça serait + long à mettre à plat (aller chercher les coûts de ceci, les prix de cela…) même pour vous (pour moi, compter 5 ans). En même temps si vous y tentez le coup de la piezo-électricité, c’est peut-être que « qui sait? ».

    Ou bien j’ai mal saisi votre réponse et en comparaison avec de l’eau vous disiez que quelque chose de ce genre est obligatoirement moins compétitif.

    Tiens j’en ai une autre 🙂 on recommence tout!

    On place un plateau épais et solide à 1km sous terre (pour rester avec ce 1km pris au départ mais pris au hasard) et au centre (semble mieux que sur les côtés) une + petite zone qui ne se lève pas réservée au levage avec des câbles, ou disons des barres, sur les bords de cette petite zone, qui descendent jusqu’au centre du plateau, et donc qui lèvent et redescendent la masse. En haut à l’air libre ce sera peut-être + facile d’avoir des mouvements de + grande amplitude pour faire tourner les turbines (si c’est le bon nom?) et peut-être surtout avec des installations de poulies pour diviser ou multiplier les forces et contraintes.

    « Intuitivement » ça me semble pouvoir être un système beaucoup + simple et moins coûteux que des milliers d’appareils sous terre (par contre je n’arrive pas à comparer avec la piezo-électricité car elle je n’arrive pas à me faire d’impression dessus).

    Par contre peut-être que les pertes sont beaucoup + importantes, et je suis finalement toujours assez sec sur le principal, les fameux et célèbres « combien » et « comment ». C’est sans doute encore une hérésie, Archimède se retourne dans sa tombe.

  • Bonjour Babze, et bienvenue,

    vos bonnes idées sont en plein dans le thème de ce blog : les relations tumultueuses entre les scientifiques (dont les questions commencent par « pourquoi », les techniciens et ingénieurs (« comment ») et le business (« combien ») http://www.drgoulu.com/2009/03/07/pourquoi-comment-combien/

    Par exemple le stockage d’énergie par gravité est une idée simple, facile à calculer, le « pourquoi » est résolu depuis Newton. Le « comment » pose en effet le problème des machines nécessaires et de leur résistance sous des forces énormes (millions de tonnes). Et juste après vient le « combien » qui zigouille au moins 90% des idées des scientifiques et des projets des ingénieurs, et met souvent des décennies avant de les réaliser (voir http://www.drgoulu.com/2009/09/15/de-graetzel-aux-great-cells/ par exemple).

    Pour le stockage d’énergie, la seule question est : combien ça coûte de stocker 1kWh ? Si c’est beaucoup plus cher que les STEP à eau (qui sont à la limite de la rentabilité ces temps ci grâce aux subventions à l’éolien), il y a peu de chances… Or l’eau à un avantage très important, c’est de pouvoir être stockée dans des réservoirs naturels au prix d’un « petit » barrage, puis de pouvoir concentrer son énergie sur une petite turbine de forte puissance…

    Mais ça fait toujours du bien de réfléchir et d’avoir des idées originales, alors continuez. D’ailleurs je viens d’en avoir une gratuite à la fin de cette réponse…

    Mais d’abord, les zones de subduction. En fait j’ai posé la question lors de ma visite à Bure http://www.drgoulu.com/2014/05/24/bure-pour-leternite/ . Pour les géologues il n’y a aucun problème, aucun risque que ça « ressorte un jour plus loin » tellement la géologie est prévisible (dans certaines zones) sur le prochain million d’années. Il y a un problème « comment » faire les containers pour qu’ils résistent à la pression, sous l’eau, pendant les quelques milliers d’années nécessaires avant qu’ils plongent bien profond. Mais il y a aussi le « combien » : est-ce vraiment meilleur marché qu’un dépôt genre Cigéo ? Et surtout, comme de plus en plus de gens se rendent compte que ces déchets contiennent encore énormément d’énergie potentielle-ment utilisable dans une prochaine génération de réacteurs, est-il bien malin de les stocker de manière définitivement permanente ?

    A Bure, les géologues nous ont expliqué qu’ils ne comptent pas faire un « dépôt » qui dure des centaines de millénaires, mais une « couche géologique artificielle » qui inclurait ces déchets à la géologie du site. Et c’est comme ça que j’ai eu l’idée de combiner les deux sujets de cet échange pour me demander si on pourrait faire une couche géologique artificielle de matériau piezo-électrique qui soulèverait des kilometres cubes de terrain de quelques millimètres pour stocker de l’énergie… je vous laisse faire le calcul ?

  • cher Dr Goulu, ça fait des années que je me demande « mais pourquoi on ne stocke pas l’énergie des éclairs, alors qu’on sait faire tomber la foudre à certains endroits précis, et qu’il existe des régions connues pour être orageuses très souvent » 🙂

  • l’article de RTE http://www.audeladeslignes.com/stockage-massif-electricite-23356 contient une figure qui place les diverses technologies de stockage d’électricité sur l’axe du statut de développement

    http://www.audeladeslignes.com/wp-content/uploads/2014/02/schema_stockage.jpg

  • SpaceCowb

    Si je suspends un poids de 300 kilos à 5m du sol, l’énergie potentielle stockée est ..
    E = mgh = 300 * 9,81* 5 ~= 15 kj ~= 4 kwh. C’est pas mal !
    Reste à penser un système qui permet de faire monter ce poids avec de l’éolien par exemple et qui transforme cet énergie en électricité, et en imaginant un rendement de 25%, ça nous fait 1kwh, de quoi faire marcher un lave linge.
    Je ne crie pas victoire mais je trouve cette solution très prometteuse, en tout cas plus que celle qui consiste à acheter une centaine de batterie au plomb chez soi.
    Je cherche à devenir indépendant énergétiquement, que pensez-vous de ce système de stockage ? Pensez-vous qu’on puisse utiliser l’éolien pour charger ce système, sans avoir une éolienne de 100m de haut comme celles que l’on voit près des centrales ?

    • 4kWh c’est juste assez pour vous cuisiner un bon repas, environ 50 centimes d’Euro d’électricité. A vous de voir combien vous consommez entre deux pics de vent chez vous, et la puissance de l’éolienne dont vous avez besoin sachant que le facteur de charge de l’éolien est entre 20 et 25% aux bons emplacements.

      Les grandes éoliennes actuelles ont des puissances de l’ordre de 4 MW, et si vous voulez qu’elle soit capable de produire 1MW continu, il faut pouvoir stocker cette puissance pendant une semaine, disons 5 jours. 5*24h*1MW=120MWh, il faut faire monter 450 tonnes à 100m de haut …

      Donc en petit peut-être, et plutôt pour lisser la production sur plusieurs heures plutôt que sur plusieurs jours… Mais pourquoi vous casser la tête avec ça ? Vendez-vous pas votre électricité en touchant la subvention et en laissez les distributeurs et consommateurs se débrouiller ! 😉

      • SpaceCowb

        Alors imaginons que j’ai chez moi :
        – 5 ampoules LED 20w que j’allume le soir 3h –> 20 * 5 = 100 wh / jour = 700 wh / semaine
        – un wok 1200 w que j’utilise 1/2 heure chaque jour –> 4200 wh/semaine
        – Une machine a laver que j’utilise 1 fois par semaine –> 1 kwh/semaine
        – un ordinateur qui alim + écran utilise 600 w et que j’utilise 1h/semaine –> 600wh/ semaine

        en tout 7 kwh/semaine –> , c’est peu mais je suis prêt à faire des sacrifices =D
        En supposant un rendement énergie stockée/ énergie délivrée de 25%, et en voulant stocker pour 5 jour j’ai environ 20 kwh à stocker. Ca nous fait on va dire 80 kJ = 2 tonnes * 10 * 4m

        Si je suspends 4 poids de 500 kg à 4m de haut je peux donc stocker 20 kwh et en théorie fournir 5kwh pour subvenir à ma consommation électrique sur 5 jour .

        Par contre je ne dois pas libérer cette énergie en continue, il faut que je limite ma quantité d’énergie produite et la puissance libérée en fonction de l’usage que j’en fais.

        Pourquoi me casser la tête à vouloir stocker mon énergie plutôt que la revendre à EDF ? Parce que je tiens à mon indépendance 🙂

        • Sur la consommation d’un ménage de 4 personnes j’ai ça : http://declics.romande-energie.ch/articles/quelles-sont-les-sources-principales-de-consommation-dun-m%C3%A9nage-suisse . (et les ménages représentent moins de la moitié de la consommation d’électricité : vous en consommez autant au boulot, et pour les transports en commun etc.)

          Effectivement, le stockage gravitationnel est une technologie éprouvée depuis le XIVème siècle pour les horloges, et aujourd’hui on pourrait suspendre des batteries au plomb 😉

        • Gabriel Pettier

          Si vous voulez un ordinateur dans ces conditions, dites exit le desktop de 600W, pensez plutôt netbook ou tablet arm, Joey Hess, un développeur que j’admire beaucoup, vis dans les bois (parfois dans une yourte) en toute indépendance énergétique avec ses panneaux solaire, batteries, récupérateurs d’eau, et groupe électrogène en cas de soucis, c’est très intéressant de suivre ses évolutions sur son blog: http://joeyh.name/blog/entry/solar_year/ http://joeyh.name/blog/entry/getting_to_know_my_batteries/ il a aussi son entré sur « the setup » qui dénote un peu des autres ^^ http://joey.hess.usesthis.com/

          Pour l’indépendance à EDF, je dirais que le mieux est l’ennemi du bien, ça peut être une première étape tout a fait acceptable de dépendre d’EDF en appoint, quite à leur revendre quand tu es excédentaire, pour lisser les moments où tu manque, si tu vois à un moment que tu es *toujours* en positif, tu pourra choisir entre l’indépendance totale et une rentré d’argent contribuant à offrir de l’énergie propre aux autres (je n’y vois que des avantages, mais bon).

      • SpaceCowb

        Je pense avoir trouvé comment charger ce système avec une petite éolienne. Si j’accroche le poids à un système de poulies composées ( wiki –> http://fr.wikipedia.org/wiki/Poulie ) et que de l’autre côté j’accroche un bac d’eau, alors au fur et à mesure que le bac se remplit, le poids monte. Et pour remplir le bac, je fais tourner grâce à ma petite éolienne une roue, laquelle entraîne une courroie transporteuse qui prélève de l’eau dans un bac au niveau du sol, et qui la fait tomber dans le bac accroché à la poulie. Ingénieux non ?

        L’avantage avec ce systeme c’est qu’une fois chargé, on peut contrôler la puissance libérée en vidant plus ou moins vite le bac à eau, et stopper la production d’énergie en arrêtant l’écoulement.
        Qu’est ce que vous en pensez?

        Reste le problème de savoir comment récupérer cette énergie potentielle et la transformer en énergie électrique…

    • Vanessa

      Désolé !. Ce n’est pas 4 kWh mais 4 Wh.. Juste une facteur 1000.

      • Dr. Goulu

        Juste ! vous avez parfaitement raison, ça m’avait échappé :-/
        Pour monter 300 Kg de 5m en 1h, 4 watts suffisent.
        D’ailleurs la http://gravitylight.org/tech-specs/ dont on entend parler comme d’une super innovation ne produit que 0.1 W, juste assez pour une petite led…

  • Hal

    Une nouvelle piste de recherche : la rhubarbe
    On trouve aussi dans la plante aux tiges rouges, et en grande quantité, un composant chimique qui pourrait devenir un élément essentiel dans le secteur énergétique, le quinone. Il s’agit de sous-familles d’hydrocarbures qui ont deux particularités : être solubles dans l’eau et capables de transporter les électrons.
    Voir à ce sujet un article dans la Tribune . fr
    http://www.latribune.fr/technos-medias/innovation-et-start-up/20140113trib000809107/la-rhubarbe-une-solution-pour-stocker-de-l-electricite.html

  • Hal

    Un mot pour faire de la publicité aux super condensateurs mis en service sur des bateaux navettes à Lorient. Cette technologie apporte un plus par rapport aux batteries car elle permet une recharge très rapide et une durée de vie supérieure.

    http://www.supercondensateur.com/bateau-electrique-a-supercondensateur-ar-vag-tredan

    • Goulu

      Oui, merci c’est très intéressant, c’est la plus grosse application de supercaps que je connaisse.

      Sur http://www.meretmarine.com/fr/imprimer-article/78823 je lis que le bateau consomme 15 à 20 kWh par rotation, je me dis (n’ayant pas trouvé les chiffres) que le supercaps doivent en stocker le double par précaution, disons 40 kWh. Commes elles pèsent 9 tonnes, la densité d’énergie stockée est approximativement de 7 Wh/kg, soit 0.144 MJ/kg, ce qui est peu selon le tableau de https://fr.wikipedia.org/wiki/Densit%C3%A9_d'%C3%A9nergie qui indique 0.56 MJ/kg pour des supercaps…

      Je pense que c’est du à la taille du système, qui demande une meilleure isolation, une plus grande solidité mécanique etc. Mais dans un bateau on n’a pas forcément besoin d’une densité d’énergie élevée.

      • Hal

        Une question qui n’a rien à voir :
        Avant quand on branchait un transfo prévu pour du 110 sur du 220 v, ça « cramait » l’appareil. Maintenant un PC portable peut avec la même prise être branché en 110 (USA) ou en 220 sans problème. Comment est-ce possible ?

  • intéressant toutes ces infos sur les batteries:)
    je viens de tomber sur un article parlant de la pile du futur, faite de graphène. ça mérite le coup d’oeil
    http://www.courantpositif.fr/la-pile-du-futur-est-nee-ultra-puissante-et-biodegradable/

    ou alors ce n’est pas du tout exploitable? en tous cas ça mérite vérification.

    • Merci pour l’info.. Apparemment il y a plusieurs équipes qui travaillent sur des idées différentes. D’une part il y a l’idée d’utiliser le « graphène de silicium » (faudra que je voie ce que c’est que ça) pour faire des anodes de batteries au lithium, ce qui augmente leur capacité et la vitesse de charge ( voir par exemple http://www.voiture-electrique-populaire.fr/actualites/batteriesgraphene-silicium-autonomie-voitures-electriques-220 ) . D’autre part il y a des gens qui travaillent à des supercaps au graphène http://www.supercondensateur.com/article4/supercondensateur-haute-densite-graphene-nanotubes-carbone, donc charge très rapide, et apparemment densité d’énergie comparable à des batteries (bref ça revient au même…).

      Dans le graphique on serait au niveau des « High Energy Supercaps ». Comme indiqué dans un article, le problème No 1 pour devenir économiquement rentable c’est le nombre de cycles que la batterie supporte. Et puis il faudra industrialiser. Bref, ça va prendre encore pas mal d’années, mais c’est certainement une techno à surveiller.

      • toitoine

        La recherche sur les supercondensateurs à haute densité avance très vite :
        http://www.supercondensateur.com/article25/recherches-supercondensateur-avancent-tres-vite

        On y parle d’une « Mousse hybride de nanotubes de carbone entrelacés avec du dioxyde de manganèse pour des supercondensateurs à haute énergie » : Densité d’énergie de 391,7 Wh/kg !

        C’est l’avenir non ?

        • Oui, c’est une bonne nouvelle. 391 Wh/kg ça fait 1.4 MJ/kg , soit un peu moins que les batteries Lithium, mais avec une charge rapide, c’est bon à prendre. On est bien dans la case bleue « High Energy Super Caps ».

          Pour savoir si « c’est l’avenir », il faut répondre aux questions « Comment » et « Combien » : Comment on fabrique de grosses batteries avec ça, Combien ça coûte etc. Il y a des dizaines de technologies en compétition, celle qui gagnera ne sera pas forcément la meilleure du point de vue technique, et ça prendra certainement beaucoup de temps.

  • surunitairedream

    Bonjour
    à propos du stockage d’énergie,l’air comprimé est à étudier dans le cadre de la récupération d’énergie du freinage des voitures.Une citerne de taille raisonnable à haute pression pourrait recevoir l’air expulsé par le moteur(bi fonction:moteur compresseur(donc freineur aussi) lors du freinage..Avantage notable de ce système ;servir de refroidissement au moteur en phase de ralentissement du véhicule,soit le contraire de ce qui ce produit en situation standard.(?)
    Pour ce qui concerne le récupérateur d’énergie cinétique des F1 et des voitures (Une vieille idée chez moi de 85(en effet,à l’époque,voiture pourrie,plus de frein,pas de fric:quand c’est comme ça(pauvre) ton cerveau travaille,d’ailleur il faut s’avoir que c’est le manque de moyens(même intellect)qui t’oblige à te d’épasser;devant un rocher de 100kg à pousser,c’est pas le grand costaud qui a inventé le levier,mais le petit chétif!) ,mais pour l’aquelle j’avais été plus loin).
    En imaginant un concept de « masse flotante »:carcasse entière ou réservoir etc,il est possible d’également tirer profit des forces centrifuges lors des virages,ainsi que toujours une force centrifuge des accélérations et freinages.
    De même,récupérer les effets d’amortissements (amortisseurs double fonctions..)(et aussi:moitié ressort bien sûr,moitié fluide bien sûr.)dans toujours ppareils:les virages,bosses(en plus),accélé,freinage.(?)

    PPour revenir au stockage!
    Sans entrer dans les détails et en oubliant les « oui!mais! » :(toujours une ssolution!),pensez vous qui est bête d’envisager le bon vieux ressort et la charge en guise d’accumulateur.Une usine,une maison qui produit et souhaite stocker.Leurs masses ,plusou des ressorts(à traction),je stocke par élévation.Pareil pour une voiture…freinage:élévation masse plus ressort(carcasse bien sûr,pas les roues avec!)(?)Peu-être pas aussi con que cela en à l’air?
    Dr.Goulu,qu’en pensez vous?

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  • Shane

    Je sais pas si ce site est toujours d’actualité enfin bref. Je vous écris pour notifier une erreur de calcul, E=m*g*h, la formule véritable est P=ro*g*h avec ro la masse volumique (1000 kg/m^3 pour l’eau) et P la pression en pascal (10^-5 bar) or P = E/S avec S la surface en m^2 donc E = ro * S * g *h = m/L * g * h donc il faut diviser m par une longueur, on obtient E = m * g. Je pense donc qu’il faut penser en Pression nécessaire pour entrainer une turbine, le but étant davoir la hauteur maximum pour l’entrainer (donc un volume pas forcément grand, il intervient dans le calcul de la durée d’énergie nécessaire. Mon idée est d’avoir une réserve d’eau sur le toit et une autre dans la cave afin d’avoir une hauteur de disons 10 ou 15 mètre la petite turbine pompe la journée avec l’excédent d’énergie et génère la nuit. Je sis sur qu’en utilisant un système de filet d’eau dirigé sur une pale de turbine on peut la faire tourner assez vite pour la production.

    Voilà mon analyse, j’ai peut-être commis des erreurs ou omis des détails, je serai donc heureux d’entendre vos objection. Merci

    • La pression est une force par unité de surface, donc votre calcul permet éventuellement de déterminer la force exercée par votre filet d’eau (d’un certain diamètre) sur une pale de votre turbine. Ensuite vous devez tenir compte de la géométrie de votre pale, de la vitesse de rotation etc pour retrouver une puissance sur votre arbre de turbine.

      Le calcul que je fais en passant par l’énergie est beaucoup plus simple et rapide :
      l’énergie potentielle de l’eau vaut E= m.g.h, en descendant à la vitesse que vous voulez dans le tuyau que vous voulez, l’énergie cinétique totale de cette masse m d’eau vaut toujours E (moins les pertes de charge dans la conduite), et en arrivant sur une turbine Pelton, cette énergie cinétique est transmise avec un rendement d’environ 90% à la turbine. Comme indiqué par la wikipédia:

      « Pour optimiser le rendement, le maximum d’énergie cinétique de l’eau doit être transmise à la roue : la vitesse de l’eau à la sortie des augets doit être minimale (quasiment nulle). Ainsi, la vitesse de rotation de la roue (vitesse des augets) doit atteindre la moitié de la vitesse du jet »

      J’ai eu l’occasion de voit tourner une roue Pelton de 40 MW par un hublot et c’est spectaculaire : l’eau tombe verticalement sous la turbine, sans gicler partout.

      Si vous avez un gros réservoir de 100 m3 d’eau sur votre maison de 10m, vous pourrez stocker 10 MJ, soit 2.78 kWh seulement, même pas 1 Euro d’électricité. Pour alimenter votre lave-linge (1000W), vous allez devoir turbiner 36 m3 à l’heure, soit 10 litres / seconde. Et tout ça sans tenir compte des pertes : un cycle de turbinage pompage dans une grande installation bien optimisée permet de récupérer 70% de l’énergie initiale. Pour une petite installation maison, 50% ce serait déjà très bien.

      • Shane

        Merci pour cette réponse très complète ! En effet la solution ne me parait pas viable, dommage…

  • Bonjour,
    Bravo pour ce billet intéressant comme toujours.
    Il me rappelle une idée que j’avais eu étant adolescent et avec laquelle je joue encore sans être capable de vérifier théoriquement si elle a un sens ou pas: en regardant fonctionner un coucou et son poids, est-il possible d’imaginer d’utiliser l’énergie potentielle d’une grande masse telle que celle d’une maison?
    Cela m’a toujours fasciné d’imaginer ma maison monter d’un mètre les jours de soleil ou de grand vent et descendre petit à petit pour alimenter les appareils la nuit ou les jours de calme plat.
    Une fausse piste?

    • non, c’est a priori une idée intéressante, mais….
      Un petit calcul : un pavillon de 160 m2 pèse dans les 200 tonnes (selon ce lien) donc l’énergie stockée en la soulevant d’une hauteur h est de E=h*2*10^6 Joules (ou W.h) soit 0.55 kWh par mètre de surélévation seulement.

      Il faudrait donc monter une maison de 2m pour qu’elle stocke 1 malheureux kWh d’énergie potentielle valant 20 centimes. Ca me parait aussi peu, au pif, alors je refais le calcul dans l’autre sens pour vérifier : 1 Watt c’est la puissance qu’il faut pour hisser 100 grammes de 1m en 1 seconde. Donc 1 wattheure (= 1 Watt pendant une heure) c’est l’énergie à dépenser pour hisser 360 kg de 1m (à la vitesse qu’on veut) et 1kWh c’est 1000x plus : 360 tonnes de 1m, ou 180 de 2 m. C’est bien juste…

      Ca montre au choix la quantité énorme d’énergie qu’on peut acheter pour quelques Euros ou la très faible densité d’énergie permise par la gravitation terrestre…

      • Merci pour la réponse et les calculs. Je suis déçu, mais en même temps, je me doutais bien que ce genre d’idée avait du être explorée par de nombreuses personnes avant nous.
        Merci encore pour le blog.

        • Dommage, je trouvais l’idée très rigolote, voir même poétique… voir les champs de maisons se lever le matin avec le soleil et redescendre doucement le soir 🙂

  • La « BloomBox » peut paraitre sans rapport avec le sujet du stockage de l`énergie, mais si l`on pose que ce bidule fonctionne sans input (ou en tout cas avec un input énergétique inférieur á son output) et qu`il ne produit pas l`énergie á partir de « rien », alors on se trouve peut-etre en présence d`un nouveau type de stockage de l`énergie á l`intérieur du machin?

  • J`ai retrouvé la bete, c`est meme sur wikipédia depuis: http://en.wikipedia.org/wiki/Bloom_Energy_Server Ca s`appelle la « Bloom Box » vagyis « Bloom Energy Server ». C`est pas rien, si c`est pas bidon, j`en veux une aussi!

  • J`ai lu quelque part, que le QG de Google en Californie fonctionnait avec un mystérieux « cube » fermé qui produit de l`énergie électrique en grande quantité sans qu`il y ait aucun input. Ce cube serait construit par une entreprise de la Silicon Valley qui a recu de grosses subventions gouvernementales pour ca et en échange ne vend ses bidules qu`á des grosses boites ricaines du genre de Google justement. Le « cube » aurait été inventé par un ingénieur hindou travaillant pour la NASA et, á l`origine, aurait été prévu pour la « terraformation » de Mars. Il y a des articles sur ce machin meme dans la « grande » presse ricaine, devrait pas etre difficile a retrouver. Toi qui est un-géni-eur :), entendu parler de ca, dr Goulu?

  • Phil

    Hello !

    Concernant le stockage de l’hydrogène (solide) : http://www.mcphy.com/fr/index.php

    • Oui, le stockage de l’hydrogène mériterait à lui tout seul un article. Et oui, les hydrures métalliques sont une voie prometteuse, en développement depuis des années. Il y a aussi l’ acide formique et plein d’autres idées intéressantes.

      Merci pour le lien vers McPhy, que je ne connaissais pas. Leur réalisation http://www.mcphy.com/fr/projets/projets-de-demonstration/ingrid/ est impressionnante : 1 tonne d’hydrogène, 40 MWh ce n’est pas rien. Techniquement , il ne me manque qu’une info pour être heureux : quel est le rendement d’un cycle complet électricité->électrolyse->hydrogène->stockage->hydrogène->pile à combustible->électricité ? Et la question commerciale : combien ça revient par kWh stocké par rapport à d’autres solutions ?

      • OTOOSAN

        J’ai fait professionnellement le calcul a/s de la sté H. connue dans le domaine du stockage d’hydrogène, ça tournait entre 5 à 9 %, (contre 70% revendiqué) Le rendement de la compression est effroyablement bas.

  • Armand

    Je trouve quand-même l’évocation de l’hydrogène assez superficielle. Il faut faire confiance à la science pour améliorer la filière le jour où on voudra vraiment s’y mettre (et je pense qu’il faudra bien y venir un jour ou l’autre).

    178 000 TW de puissance solaire moyenne reçue par la Terre, 11 TW de puissance moyenne consommée par les humains (toutes sources énergétiques confondues) : l’argument du rendement de l’hydrolyse ne tient pas debout. Et 30 km de rayon équipé de PV (au hasard, la surface dégagée autour d’une centrale nucléaire qui nous pèterait à la g… figure) permettrait de produire annuellement plus que la production électrique française. Mais il n’y a pas que le PV (mauvais rendement à ce jour), il y a par exemple l’héliothermodynamique, et pas mal de millions de km² de déserts disponibles. Ah oui, çà ne résoudra pas notre désir d’être énergétiquement indépendants.

    Au fait, la meilleure source d’énergie, c’est celle qu’on ne consomme pas. C’est là aussi un formidable potentiel de « stockage », sans besoin de batteries, mais d’un peu d’intelligence. Arrêtons déjà de gaspiller inutilement, çà divisera par 10 nos besoins.

    • Je me disais aussi qu’on allait difficilement éviter l’idéologie… je vais faire court : lisez « Pourquoi j’ai mangé mon père » ? La gaffe a été d’allumer le premier feu il y a 500’000 ans. Maintenant c’est trop tard pour vivre comme les Teletubbies 🙂

      Sur l’hydrogène, j’ai été moi aussi surpris de ne pas le voir mentionner dans le graphique des solutions de stockage que j’ai pris comme base. En fait (je viens de chercher) le mot « hydrogen » n’apparaît même pas dans la référence [1].

      J’aime bien quand vous dites « Il faut faire confiance à la science pour améliorer la filière » en parlant d’un gaz inflammable dont il faut stocker 650 tonnes sous pression à 700 bars pour en retirer autant d’énergie qu’avec 1 Kg d’une technologie en laquelle vous n’avez pas confiance…

      En fait la filière hydrogène n’arrête pas d’être développée depuis 50 ans et on ne voit toujours rien venir. Pourtant il y avait quelques voitures à piles à combustible aux salons de l’auto il y a quelques années. Mais même l’Islande qui dispose d’électricité quasi gratuite a sérieusement freiné (voir http://drgoulu.com/2007/09/06/lhydrogene-energie-du-futur/#comment-368 )

      La raison est toujours la même : le prix (dont on rappelle qu’il mesure le travail humain associé, et rien que ça) : les nouvelles énergies renouvelables seront adoptées (comme l’hydraulique qui est renouvelable et fournit 18% de l’électricité mondiale, 50% en Suisse) lorsqu’elles seront économiquement compétitives, sans subventions ou taxes faussant la donne.

      Et ce jour là, pourquoi rationner ? Si on est capable de produire 10x plus qu’aujourd’hui pour 10x moins cher, pourquoi diable s’en priver ?

      Je propose de monter l’échelle de Kadashev jusqu’aux étoiles, vous proposez de vivre comme des Teletubbies. Joli choix de société 😉

  • «(rien au Québec ?)»

    Peut-être qu’Hydro Québec a assez d’hydroélectricité pour le moment pour ne pas s’intéresser aux STEP ?

    Mine de rien, l’hydro c’est 97% de la production électrique du Québec.

    http://www.hydroquebec.com/production/profil.html

    • Effectivement, avec une majorité de centrales « au fil de l’eau », il suffit peut-être de fermer un peu les vannes le soir ce qui fait légèrement monter le niveau du barrage pendant la nuit pour turbiner un peu plus le jour.

      Les STEP sont utiles aux régions qui n’ont pas cette chance et qui doivent produire beaucoup de thermique (nucléaire, charbon, pétrole…) qu’on ne peut pas arrêter la nuit. Dans ce cas on est prêt à faire des folies pour stocker cette énergie, comme ici au Japon

  • Merci pour cet excellent résumé des possibilités de stockage d’énergie! Quand à la voiture électrique et sa possibilité d’emmagasiner l’énergie au freinage, j’ai vu dans un article de Michelin (qui développe un système mixte H2 et électrique) qu’il faut un amortisseur dont la puissance est égale à celle du moteur: http://www.clean-auto.com/IMG/jpg/MichelinActiveWheel-1069.jpg.
    Quand au stockage, si les batteries ne peuvent absorber le choc instantané, pourquoi de pas construire un système mixe supercap et batterie? Ceci est déjà le cas des voitures à hydrogène, à cause de la lenteur de la pile à combustion à réagir à la demande.

    • Oui l’ « Active Wheel » de Michelin m’intéresse aussi depuis un moment. Toutefois leur système d’amortisseur n’est pas clair (pour moi).

      Est-ce réellement un moteur qui réalise l’amortissement ? dans ce cas il doit effectivement dissiper l’énergie des chocs qui arrive sous forme de pics de puissance, et la restituer lentement pour repositionner la roue. Il leur faudrait donc un système de stockage de puissance genre supercaps.

      Mais ça fait cher pour l’équivalent d’un ressort dans de l’huile… Je crois plus à la version proposée dans http://www.motorauthority.com/news/1030025_michelins-active-wheel-technology-in-detail entre autres, qui dit que l’actuateur ajuste la rigidité de la suspension. Ceci permet de s’adapter à la qualité de la route et aux variations de masse du véhicule (celui qui a voyagé dans un camion vide comprendra).

      Le problème de l’ « Active Wheel » c’est le « combien » : une plus grande partie de la valeur de la voiture se retrouve dans la roue, organe tout de même exposé aux intempéries, aux chocs avec les trottoirs, et aux vols…

  • Pas de STEP au Québec, ça me semble cohérent. Ce n’est pas vraiment montagneux. Le gros de la production hydroélectrique vient du Saint-Laurent. Et c’est pas franchement facile de stocker l’énergie d’un tel fleuve :p

  • Un gars avait fait des calculs pour une batterie plomb-acide qui permet de tenir une semaine à la taille des USA.
    http://physics.ucsd.edu/do-the-math/2011/08/nation-sized-battery/

    Il donnait un prix de 4x le prix du plomb contenu dans la batterie. Soit ~10$/kg … Mais on a besoin de 50x les réserves estimées de plomb.

    Pour le pompage, RTE dit qu’en France, on pompe bon an mal an environ 7TWh. cf les aperçus sur la prod électrique http://www.rte-france.com/uploads/Mediatheque_docs/vie_systeme/mensuelles/2011/apercu_annexe_trame_francaise_2011_provisoire.pdf

    Une autre solution de stockage serait de faire de la chimie, mais là le problème c’est que les rendements sont dégueu, donc il faut énormément d’énergie en entrée.

  • N. Holzschuch

    Merci beaucoup pour cette étude très exhaustive. Il reste un paramètre sur lequel on peut jouer : la masse totale du véhicule. Plus elle est faible, plus le combiné batterie/moteur électrique est intéressant. En modélisme, l’électrique est beaucoup préféré au thermique *parce que* il est plus léger. Je me souviens d’une moto transformée de thermique en électrique qui avait perdu du poids au passage (dans une moto, le moteur est souvent plus lourd que le réservoir). Plus on augmente la masse du véhicule, plus on augmente la puissance à fournir par le moteur, donc les batteries, donc la masse du véhicule… Ça marche en sens inverse en réduisant la masse. Bref, tous en Quantya…

    • En effet, pour les petites puissances (< 10 kW environ) on voit dans le graphique qu'il n'y a que des solutions électriques. Je ne connaissais pas la Quantya (honte…) merci pour le lien ! D’après ce que je vois ici, la capacité de sa batterie est de 2kWh et permet de parcourir 40 km. à 60 km/h ce qui donnerait une puissance moyenne d’environ 3 kW. Je pense que l’intérêt de cette moto réside probablement dans le couple à bas régime, idéal pour les sensations en motocross.

  • J’ai justement vu passer ça hier http://www.france-mobilite-electrique.org/vers-la-production-d-hydrogene-renouvelable-a-bas-cout,3820.html?lang=fr

    Si transforme de l’eau et du soleil en hydrogéne (qui est la quatrième ligne du fameux tableau), on peut espérer le retour de l’idée de la voiture à hydrogène ou pas? 🙂

    En tout cas, article très intéressant, même si tout comprendre va me demander un peu de lecture ^^.

    • Le problème de l’hydrogène, c’est que, comme indiqué dans ta référence, il est actuellement beaucoup moins coûteux de le fabriquer par reformage du gaz naturel que par électrolyse (voir http://drgoulu.com/2007/09/06/lhydrogene-energie-du-futur/ ).

      De plus il est difficile à stocker. Ensuite, à mon humble avis, il est absurde de stocker l’énergie solaire car sa production (la journée) coïncide avec une forte consommation d’électricité (http://drgoulu.com/2009/03/05/la-voiture-electrique-ne-sera-pas-solaire/ ) Ou alors il faudrait stocker des Terawattheures l’été en prévision de l’hiver… Mais il y a cependant pas mal de recherches sur ce thème (j’en avais causé par exemple ici http://drgoulu.com/2011/04/03/sun-catalytics/ ) parce que si on arrivait à dresser des bactéries pour venir péter leur hydrogène dans une centrale, yauraika les disséminer sur les lacs… L’ennui c’est que pour l’instant il faut leur construire un aquarium tout autour…

      Ayant constaté que des lecteurs avaient des problèmes à comprendre mes articles sur l’énergie, j’ai hésité à faire un petit paragraphe d’intro… Mais il me semble que les seules notions indispensables sont :

      1. la différence entre énergie et puissance
      2. les ordres de grandeurs grecs : 1 tera = 1000 giga, 1 giga = 1000 mega, 1 mega = 1000 kilo . Ca a des conséquences bêtes comme 1 centrale nucléaire de 1 GW = 1000 énormes éoliennes de 5MW pièce (parce qu’elles ne produisent qu’environ 20% de leur puissance nominale)
      • Oh, l’idée de l’article, je pense que j’ai compris, c’est les détails sur les divers technologies citées qui me demanderaient plus de temps, et une bonne dose de motivation ^^ (mais c’est sûrement très intéressant).

        Merci pour les compléments sur l’hydrogène, je pensais que vu que le gaz naturel est en quantité limité, la production d’hydrogène par ce biais risquait d’être de plus en plus coûteuse, et que donc que cette méthode pouvait être intéressante… mais bon, on a peu d’info sur le rendement… (et oui, je me souvenais que vous aviez un article sur le sujet).

        Je n’ai apparemment pas eu de message avant pour me prévenir d’une réponse, donc désolé du délais ^^.