droite|vignette|redresse=1.1|alt=Schéma en coupe en allemand d'une centrale de stockage d'énergie.|Le schéma simplifié de fonctionnement de la en Basse-Saxe.

Le stockage d'énergie par air comprimé, également désigné par le sigle CAES pour l'anglais , est une méthode de stockage de l'énergie permettant d'utiliser de l'énergie en excès à certaines périodes de la journée pour comprimer de l'air, soit dans des cavités naturelles soit dans des réservoirs conçus à cet effet, et de réinjecter cette énergie à des périodes de forte demande que la production ne permet pas de satisfaire. Cette méthode est une alternative au pompage-turbinage qui nécessite un relief adapté et permet en particulier de lisser la production des énergies intermittentes, comme les énergies renouvelables.

Principe droite|vignette|redresse=1.1|alt=Schéma en anglais montrant le principe simplifié d'une solution de stockage d'énergie.|Schéma de fonctionnement d'une solution de stockage d'énergie, le surplus produit étant emmagasiné sous une forme ou une autre avant d'être réinjecté dans le réseau quand la production baisse.

Le principe de base du stockage d'énergie par compression de l'air est de stocker l'énergie sous forme de pression d'un gaz, le plus souvent l'air. L'énergie en excédent est utilisée pour comprimer l'air, ce qui augmente non seulement sa pression mais également sa température. Ce processus est exprimé par l'équation adiabatique de la compression :

Où T1 et T2 sont respectivement les températures initiale et finale de l’air, P1 et P2 les pressions initiale et finale, γ le rapport des capacités thermiques à pression constante et à volume constant ..

La décompression de l'air se fait en passant par une turbine, qui entraîne un générateur produisant de l'électricité, et provoque également une diminution de la température.

Utilisation L'utilisation du stockage d'énergie par air comprimé est particulièrement intéressante pour écrêter les pics de production d'énergies renouvelables, notamment photovoltaïque et éolienne, qui sont aléatoires et intermittentes. Cette solution est étudiée plus tardivement que le stockage par batteries ou le pompage-turbinage. Elle se développe en particulier en Chine et aux États-Unis dans les années 2020. Le rendement de la technologie est en 2025 compris, suivant les installations, entre 64 % et 72 % . . . .

+ Liste de centrales de stockage d'énergie par air comprimé . Pays Région Commune Puissance (MW) Capacité (MWh)Rendement Statut Date d'ouvertureHuntorf29087050%En service1979AlabamaMc Intosh110286054%En service1991 Jiangsu Changzhou 700 2800 En service 2022Mise en service de la première caverne de stockage d'énergie à air comprimé de Chine french.china.org, le 28 mai 2022? à vérifier par seconde source Hebei Zhangjiakou 100 400 En service 2022 Shandong Feicheng 300 1800 72,1% En service 2024 Californie Rosamond 500 4000 En construction Achèvement prévu en 2030 Californie San Luis Obispo 400 3200 En projet ?New South WalesBroken Hill2001600En projetÉtude débutée en 2022, achèvement prévu en 2029 Henan Sanmenxia 700 4200 En projet Construction à partir de 2026

Willow Rock energy storage center, en Californie, est un projet de CAES développé par la société Hydrostor. Le site pourra développer une puissance de avec une capacité de stockage de . Débuté en 2021, le processus est validé en par la California Energy Commission, les premiers travaux débutent en 2026.

Broken Hill, en Australie, est un projet de CAES utilisant les galeries d'une ancienne mine comme réservoir, d'une puissance de et d'une capacité de . L'étude est entamée depuis 2022 et prévue pour s'achever en 2029.

Types de technologies

Système conventionnel (CAES) Les premières usines de stockage d'énergie par air comprimé, construites à Huntorf en et à Mc Intosh en , présentent l'inconvénient d'un faible rendement de l'ordre de . La chaleur fatale provoquée par la compression n'est pas valorisée et dissipée dans l'atmosphère, c'est une perte d'énergie. Par ailleurs, l'air doit être réchauffé avant son injection dans la turbine qui entraîne le générateur, nécessitant une consommation d'énergie fossile (gaz ou fuel). Cette addition de perte et de consommation d'énergie explique le rendement spécifique très moyen de ces installations dites «conventionnelles».

Système avancé (A-CAES) Les systèmes dits «avancés» améliorent le rendement global du système, autour de , en stockant la chaleur fatale issue de la compression pour l'employer ensuite au réchauffage de l'air entrant dans la turbine.

Réservoir de stockage Le stockage de grosses quantités d'énergie, compte-tenu de la faible densité énergétique de l'air comprimé, nécessite des réservoirs immenses : le stockage souterrain, dans des cavernes de sel, est le plus souvent employé.

Histoire Le concept du stockage des énergies renouvelables dans des réservoirs souterrains pour une utilisation en temps opportun est déjà décrite en , mais le premier site industriel de cette technologie sera mis en service seulement un siècle plus tard à Huntorf en Allemagne.

Notes et références

Voir aussi

Articles connexes Stockage de l'énergie Air comprimé

Bibliographie

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