Stockage d'électricité sous forme thermique à haute température - High temperature thermal electricity storage – SETHER

Le projet SETHER consiste à mener l'ensemble des travaux de recherche et développement préliminaires à la mise en œuvre d'une technologie innovante de stockage d'électricité de grande capacité sous forme thermique.
Cette technologie, développée et brevetée par Saipem, s'appuie sur un procédé innovant de stockage d'énergie, qui se présente comme une solution de stockage d'électricité de grande capacité en rupture technologique avec les systèmes existants. Le procédé de stockage étudié repose sur un cycle thermodynamique lors duquel de l'énergie électrique est emmagasinée sous forme de chaleur sensible dans des matériaux réfractaires portés à haute température (de l'ordre de 800°C) puis restituée lorsqu'un besoin de production électrique apparaît. L'installation comprend deux enceintes pressurisées constituées d'un lit de solide (une enceinte à haute température et une enceinte à basse température) reliées entre elles par des turbomachines. Durant la phase de stockage, l'électricité est utilisée pour entraîner une pompe à chaleur qui transfère de la chaleur de l'enceinte basse température à l'enceinte haute température, par la circulation en circuit fermé d'un gaz neutre. Durant la phase de décharge, la chaleur entre l'enceinte à haute température et celle à basse température est transformée en énergie mécanique par une machine thermique (ensemble turbine-compresseur) qui entraîne une génératrice renvoyant l'énergie dans le réseau.
Ce procédé de stockage est caractérisé par un rendement de cycle élevé, du fait de l'utilisation d'une pompe à chaleur pour la charge, qui compense le faible rendement de la conversion énergie thermique-énergie mécanique lors de la décharge. Ce système permet ainsi d'avoir un rendement de cycle charge/décharge s'affranchissant du rendement de Carnot. Les études préliminaires ont montré qu'un rendement global de 70% est accessible avec des conditions de fonctionnement cohérentes avec les turbomachines existantes.Cette solution présente un intérêt économique, industriel et environnemental majeur. Elle est particulièrement adaptée pour le stockage de grande capacité connecté au réseau (capacité de stockage typique entre 100 MWh et 1000 MWh, durée de cycle de quelques heures), avec une densité de stockage élevée. Ce système présente par ailleurs l'avantage de ne pas présenter de contraintes spécifiques de localisation et pourrait donc être situé aux endroits les plus adaptés, notamment à proximité des lieux de consommation. Sur base d'estimations préliminaires des coûts d'investissement et de fonctionnement des éléments constitutifs du système, on peut évaluer que le coût global du stockage serait compris entre 20 et 40€/MWh et pourrait bénéficier de forts effets d'échelle, permettant d'envisager différentes applications industrielles de manière économique. Par ailleurs, le procédé (fonctionnant en cycle fermé) sera respectueux de l'environnement et performant en termes de cycle de vie.Les études scientifiques préliminaires ont été menées par Saipem et les premiers résultats des modélisations du système ont permis de s'assurer de l'intérêt technique du stockage, notamment en termes de gain de rendement. Ces résultats demandent à être confirmés par des travaux de recherche plus poussés qui seront menées lors du projet SETHER. D'un point de vue technologique, les matériaux réfractaires et les turbomachines utilisables existent, mais leur mise en œuvre spécifique dans le cadre du procédé nécessitera un développement industriel.
Le projet SETHER, coordonné par POWEO - énergéticien industriel intégré, intéressé par le développement de la technologie - permettra donc de réaliser les travaux de recherche industrielle sur le procédé et sur l'ensemble des technologies nécessaires à la conception d'installations industrielles le mettant en application.