Centre for Sustainable Technologies, University of Ulster

Le déploiement toujours plus large de l’énergie renouvelable illustre le conflit entre sa disponibilité et la demande dans la société. On sait que le stockage de l’énergie peut réduire les pics (et creux) de la demande, permettant un approvisionnement plus efficace. Le stockage peut autoriser la réduction des frais d’exploitation en utilisant d’autres formats d’énergie car l’énergie créée antérieurement peut être livrée au moment souhaité. Parmi les exemples de stockage d’énergie, citons le stockage par pompe, le stockage d’azote, le stockage d’air comprimé, le stockage d’électricité, le stockage mécanique, la gestion de la demande et le stockage thermique. Il faut cependant mettre en place des mécanismes qui font correspondre l’approvisionnement en énergie renouvelable avec la demande en énergie, mécanismes qui doivent être adaptés aux conditions socio-économiques rencontrées.

Croissance du marché de l’énergie

Le marché annuel actuel du stockage de l’énergie, représentant 21 milliards de livres sterling, devrait augmenter de 55 % pour passer à 33 milliards de livres sterling d’ici 2012. Les capitaux risque attribués aux projets de stockage de l’énergie ont augmenté de 74 % pour passer à 360 millions de livres sterling en 2007, le stockage de l’énergie en grosses quantités pour les services publics ayant le plus grand potentiel. La nature imprévisible (non expédiable) de l’énergie éolienne par exemple limite actuellement sa part d’approvisionnement du réseau électrique. Le stockage de l’énergie excédentaire pour pouvoir la distribuer ultérieurement assure un approvisionnement en électricité plus régulier, plus prévisible et donc plus lucratif. Ceci réduit à son tour les cycles courts et les temps de veille des centrales électriques fonctionnant aux combustibles fossiles, ce qui réduit les frais de maintenance et d’exploitation, diminue la dépendance par rapport aux combustibles fossiles importés et augmente la réduction des émissions de carbone.

Parallèlement, la politique énergétique et les moteurs afférents exigent une efficacité énergétique plus importante des immeubles, ainsi que la diversification par rapport aux formes d’énergie plus traditionnelles en utilisant, par exemple, la création d’électricité renouvelable sur place. Les améliorations coûteuses de l’infrastructure d’électricité peuvent limiter la capacité à déverser l’électricité renouvelable produite localement et non expédiable sur les réseaux de distribution surchargés. Par conséquent, le stockage de l’énergie doit faire correspondre d’une part le large éventail de sources d’énergie renouvelable non expédiable et d’autre part les courbes de demande des utilisateurs si l’on souhaite réaliser toutes les économies possibles en matière de carbone, d’énergie stratégique et de coûts.

Alors que le développement de stockage d’énergie à grande échelle trouvera des opportunités, les travaux importants de génie civil se heurteront à des obstacles environnementaux et financiers dans leur mise en œuvre. Dans quelle mesure l’environnement bâti, entité qui consomme plus de 40 % de l’énergie primaire et ayant des délais de réponse et des capacités de stockage inhérents considérable, peut-il fournir le stockage de l’énergie locale et le stockage virtuel de l’énergie thermique et électrique en gros pour l’énergie renouvelable non expédiable à petite et grande échelle ?

Un stockage d’énergie crédible

Pour établir la crédibilité du stockage de l’énergie de l’environnement bâti, nous devons pouvoir prédire la consommation énergétique de l’environnement bâti, les impacts de l’énergie renouvelable et les politiques d’efficacité et d’aspirations énergétiques pour l’avenir. En outre, quels sont les mécanismes de stockage d’énergie compatibles avec l’environnement bâti ? Quels instruments techno-socio-économiques sont nécessaires pour évaluer et influencer la législation, la politique, les opportunités commerciales, l’interprétation publique et l’éducation du public quant au rôle du stockage de l’énergie dans l’environnement construit ?

Parmi les exemples illustrant l’approche de l’université d’Ulster face à cette question, citons le développement de systèmes efficaces de stockage d’énergie thermique utilisant le changement de phase solide/liquide pour stocker et libérer l’énergie thermique à température pratiquement constante, qui s’avèrent intéressants. Cependant, de nombreux systèmes à changement de phase (Phase Change Materials ou PCM) ont une conductivité thermique trop faible pour être acceptable, ce qui entraîne des taux de charge et de décharge lents et exigent l’utilisation de techniques d’amélioration du transfert thermique.

L’Université d’Ulster a étudié les techniques d’amélioration du transfert thermique et inclut des tuyaux à ailettes de différentes configurations : ailettes circulaires, ailettes longitudinales et tuyaux multiples pour la charge et la décharge des matériaux tels que l’Erythritol. La micro-encapsulation des PCM a été évaluée dans les applications à température plus haute et plus basse pour les systèmes de chauffage de l’eau à réservoir intégré et les applications de plafonds à poutres froides, et l’impact des systèmes de parois PCM en tant que systèmes passifs pour contrôler la réponse au gain solaire a été modélisé. L’installation dans les logements de pompes à chaleur haute température sophistiquées, mises au point à l’université d’Ulster a permis de comprendre de manière unique le taux d’approvisionnement en chaleur et les dynamiques des bâtiments, et offre de nouvelles opportunités pour associer la gestion de la demande et le stockage de l’énergie.

Le Centre for Sustainable Technologies de l’université d’Ulster peut ainsi présenter une série d’innovations capables de répondre à un programme énergétique durable.

E: nj.hewitt@ulster.ac.uk
W: www.cst.ulster.ac.uk