Stockage d'énergie par balayage : la prochaine étape du recyclage des batteries

La hausse des prix de l'électricité, les problèmes d'approvisionnement en gaz depuis la Russie et l'Algérie, l'arrivée précipitée de la voiture électrique pour lutter contre la pollution dans les villes... sont des nouvelles que l'on retrouve tous les jours dans les médias.

Les défis énergétiques et environnementaux auxquels les pays sont confrontés incitent les entreprises et les institutions à rechercher des moyens plus efficaces de gérer l'énergie.

Il s'agit de Toyota qui vient d'annoncer la construction au Japon d'un système de stockage d'énergie de grande capacité. Elle sera la plus grande au monde à utiliser la technique de gestion de l'énergie dite du "balayage", qui présente de nombreux avantages par rapport aux systèmes actuels. Celle qui a le plus d'impact, la possibilité de profiter des batteries recyclées des véhicules électriques en tous genres.

Le stockage d'énergie pour alimenter une ville de taille moyenne

Pour ce projet, Toyota s'est associé à JERA , une coentreprise de certaines des principales sociétés énergétiques du Japon. JERA avait vu le jour en 2015 en réponse aux problèmes posés par les centrales nucléaires (principalement depuis le tremblement de terre de Fukushima en 2011) et les centrales thermiques (qui au Japon sont devenues obsolètes). Et en 2018, des discussions ont commencé avec Toyota qui, en tant que leader dans la fabrication de véhicules électrifiés, pourrait orienter un nouveau projet de gestion de l'énergie à grande échelle .

Pour ce projet de stockage de grande capacité, une ville de taille moyenne et bien connectée a été recherchée pour servir de modèle pour répliquer le système à l'avenir. Le choix a été Yokkaichi , avec 300 000 habitants et à 4 heures de Tokyo, et où JERA possède une importante centrale électrique à cycle combiné.

Le système de stockage que Toyota a construit dans ses installations a une capacité de 1 260 kWh et une puissance de 485 kW . Il sera connecté au réseau électrique via le système de distribution de Chubu Electric, l'un des partenaires de JERA et fournisseur de la ville. Toyota a l'intention de fournir jusqu'à 100 000 kWh d'électricité avec un stockage d'énergie de ce type d'ici le milieu de la décennie.

Fonction "Sweep" pour réutiliser des batteries de différents types

L'un des principaux objectifs du projet est de pouvoir profiter des batteries récupérées des véhicules électriques de toutes sortes, des hybrides auto-rechargeables aux piles à combustible cent pour cent électriques ou à hydrogène. Mais comme pour d'autres problématiques de voitures électriques (bornes de recharge électrique, batteries interchangeables, etc.), l'un des principaux freins est le manque de standards technologiques, non seulement entre constructeurs, mais aussi entre modèles d'une même marque.

Pour cette raison, Toyota Central R&D Labs (institut de recherche du constructeur japonais) a développé la fonction "Sweep" pour son système, qui permet d' utiliser des batteries aux performances, capacités et niveaux de détérioration différents . Les batteries sont connectées en série et le système contrôle librement la décharge, pouvant ouvrir et fermer le flux électrique en quelques microsecondes.

Un autre avantage du système de balayage est qu'il permet l'utilisation d'onduleurs de courant qui intègrent déjà les batteries elles-mêmes (rappelez-vous que l'électricité doit être convertie de DC en AC et vice versa pour son utilisation). Grâce à cela, Toyota renonce aux systèmes de conditionnement d'énergie (PCS), qui sont nécessaires dans d'autres systèmes de stockage d'énergie, et qui peuvent représenter 20 % du coût total de l'installation.

Stockage d'énergie responsable et durable

En se passant du PCS, les pertes d'énergie liées à la conversion DC/AC (principalement la chaleur générée et les coûts résiduels) sont également évitées. Il permet également d'utiliser les batteries recyclées à leur pleine capacité (en tenant compte de leur propre dégradation ). Optimiser l'efficacité du système et tirer le meilleur parti des ressources existantes sont les principales priorités de ce projet.

Sans surprise, la clé est de recycler et de réutiliser les batteries, mais en le faisant de la manière la plus responsable et la plus durable. Toyota et JERA sont conscients de la demande croissante de batteries de stockage (véhicules ou non) et donc de matériaux rares tels que le lithium, le cobalt, le nickel, etc . Pour cette raison, les deux entreprises travaillent sur un processus à faible impact environnemental qui comprend la collecte des piles, leur réutilisation et l'utilisation de tous les matériaux.

La source de l'énergie stockée dans ces systèmes sera également importante. Bien que Yokkaichi soit installé dans une centrale thermique, le stockage balayé a plus de sens avec des sources renouvelables . Tout comme de nombreuses maisons équipées de panneaux solaires stockent de l'énergie propre lorsque le soleil ne brille pas, un système de grande capacité peut faire de même dans une centrale photovoltaïque ou un parc éolien.

Toyota se concentre sur l'approvisionnement durable en électricité des ménages

Le stockage d'électricité à grande échelle est présenté comme l'un des points clés pour atteindre la durabilité énergétique à l'avenir . Toyota, qui possède déjà une expérience significative en matière de mobilité écologique, a étendu son engagement à tous les domaines de la société avec des projets tels que Woven City . Le système de stockage balayé est sa proposition à plus grande échelle , mais ce n'est pas la seule.

Le fabricant japonais nous a également montré son système de batterie domestique O-Uchi Kyuden l'année dernière . Utilisant une technologie que nous pouvons déjà trouver dans leurs véhicules, chaque unité (à peine un mètre de haut) offre une capacité nominale de 8,7 kWh et une puissance de 5,5 kW . Tout cela suffirait à alimenter en énergie un foyer moyen, en plus de servir de borne de recharge directe pour les véhicules électriques.

Toyota a également développé un système de cartouches à hydrogène qui, bien qu'elles soient destinées à la conduite de véhicules, sont également utilisées pour fournir de l'énergie à la maison. Rappelons que l'hydrogène est un vecteur énergétique, et d'une certaine manière il peut être utilisé pour « stocker » de l'électricité d'origine renouvelable. Chaque cartouche d'hydrogène, pesant environ 5 kilos, équivaut à 3,3 kWh d'énergie dans un système de pile à combustible .

Le système de batterie interchangeable de Toyota a été développé avec un objectif similaire . En principe, il est également conçu pour entraîner des véhicules électriques, principalement des flottes de livraison, et non pour alimenter des habitations. Cependant, il n'y a aucune limitation technique pour qu'ils remplissent cette fonction, ni bien sûr qu'ils puissent être chargés avec des panneaux photovoltaïques , servant ainsi de stockage.

On le voit, les propositions de stockage électrique se multiplient pour faire face aux enjeux énergétiques des années à venir. Mais le système de balayage proposé par Toyota est le plus volumineux, et répond aussi à l'une des plus grosses problématiques de la voiture électrique (le recyclage des batteries). Nous ne saurons s'il est viable qu'avec le temps, mais le fait qu'il y ait des entreprises qui l'essayent est déjà un succès.