HyPES
HyPES : Solutions écologiques de stockage d’énergie
Enairys Powertech SA une société d’Ecublens en Suisse, a développé un système de stockage d’énergie basé sur une technologie hydropneumatique associé à de l’électronique de puissance.
Cette solution permet l’exploitation des sources renouvelables intermittentes comme les sources éoliennes et photovoltaïques, et d’améliorer l’efficacité ou l’autonomie énergétique des consommateurs et producteurs d’électricité tout en préservant l’environnement.
Le système
Il comprend :
(1) Une unité de stockage modulaire, batteries de cylindres haute pression en acier ou en fibre de carbone ou de verre, destinées au stockage de l’air comprimé produit par le système. Son volume total défini la capacité énergétique du système (kWh).
(2) Une unité de conditionnement d’eau dont le rôle est de nettoyer et maintenir l’eau du système à température ambiante. Elle est essentiellement constituée d’un réservoir, d’un filtre et d’un échangeur de chaleur ambiant.
(3) Une unité de conversion et gestion d’énergie modulaire, qui utilise l’eau du système pour convertir efficacement tout ou partie de l’énergie électrique fournie par différents types de source en air comprimé à haute pression. Et, lorsque cela est requis, elle reconvertit efficacement cet air comprimé en électricité pour alimenter une charge ou le réseau électrique. La taille de cette unité dépend de puissance maximale (kW) du système.
Caractéristiques principales :
– Pression maximale de service de 200 bar actuellement, avec un objectif de 400 bar à terme.
– Densité volumétrique d’énergie de 30 kWh/m3 à 200 bar. 65 kWh/m3 à 400 bar.
– Gamme de puissance de 5 à 100 kW/unité (mise en // possible).
Principe :
Le concept de stockage d’énergie du système HyPES est basé sur la compressibilité naturelle de l’air. L’énergie est donc stockée sous forme de potentiel de pression d’air.
Le principe de stockage repose sur 2 innovations majeures dans les domaines de l’hydropneumatique et de l’électronique de puissance :
– Un module de conditionnement de puissance électrique avec des topologies et stratégies de contrôle dédiées.
Ce module permet d’associer différents types de sources et charges électriques tout en gérant efficacement les flux d’énergie entre elles, et également d’assurer un fonctionnement fiable, flexible et autonome du système global.
– Un concept hydraulique de compression / détente d’air. Ce concept qui utilise l’eau comme « piston liquide » pour comprimer l’air en le refroidissant simultanément et le détendre en le réchauffant simultanément. Ces transformations « quasi-isothermes » permettent d’obtenir le meilleur rendement énergétique.
Application :
– Autonomie énergétique en milieu isolé ( îles, montagnes…) à partir de sources éoliennes ou photovoltaïques.
– Régulation de la production des sources éoliennes et photovoltaïques connectées au réseau électrique pour une meilleure stabilité de ce réseau. Régulation de charge, suppression de pics de consommation, alimentation sans coupure (UPS).
Conclusion
Les systèmes de stockage hydropneumatique d’énergie (HyPES) présentent trois principaux avantages :
– Totalement écologiques du fait de l’utilisation d’air comme support de stockage, d’eau comme fluide actif et de métaux facilement recyclables (acier inox, aluminium) comme principaux matériaux de construction.
– Durables, car leur fondements technologiques en mécanique et hydropneumatiques sont bien établis dans le secteur industriel.
– Économiques : la combinaison d’une longue durée de vie, d’un coût d’investissement relativement bas et la possibilité de valoriser les matériaux de construction en fin de vie, leur permet de présenter une rentabilité économique intéressante sur le cycle de vie.
Le principal risque lié à leur utilisation est la présence de la haute pression, mais des solutions de sécurité et sureté existent et sont utilisées depuis des décennies dans l’industrie du gaz.
Un pilote d’une puissance de 25 kW sera installé à la centrale photovoltaïque de Mont-Soleil (centre de recherche et de démonstration de Suisse dans le domaine de la production d’énergie solaire), et l’objectif de Enairys Powertech est de créer un système de puissance de 250 kW.
