Les Netherlands aurait pu enfin trouver une solution à sa quête pour faire des millions de homesans gaz. Une nouvelle batterie thermique, développée par un consortium de Cellcius, spin-off de l'Université de technologie d'Eindhoven (TNO) et de partenaires industriels, vise à être une solution compacte et bon marché dans la transition énergétique ciblée par le pays.
L'invasion russe de l'Ukraine étant entrée dans son troisième mois et Moscou ayant coupé l'approvisionnement en gaz de la Pologne et de la Bulgarie, il est de plus en plus nécessaire de prendre homes hors gaz. Dans le cadre de son accord sur le climat, les Pays-Bas se sont fixé pour objectif de mettre en place 1.3 million de pompes à chaleur d'ici 2030. Le pays est cependant devrait être en deçà de pas moins de 4,00,000 XNUMX XNUMX et cette solution de batterie thermique peut agir comme une solution rapide et à grande échelle.
La solution de batterie thermique Eindhoven est construite sur une formule simple
Olaf Adan, professeur TU/e et chercheur principal au TNO, a démontré sa simple expérience révélant l'essence de la batterie thermique à plusieurs reprises. Il révèle comment remplir une petite bouteille de grains de sel blanc, ajouter un peu d'eau la fait grésiller. La bouteille est aussi instantanément chaude. La nouvelle solution de batterie thermique Eindhoven est également construite sur ce principe thermochimique simple : la réaction d'un hydrate de sel avec de la vapeur d'eau.
"Les cristaux de sel absorbent l'eau, grossissent et, ce faisant, libèrent de la chaleur", explique Adan.
Cet échange chimique permet à la bouteille de rester chaude et l'inverse est également possible dans lequel vous pouvez ajouter de la chaleur pour évaporer l'eau et sécher le sel. Il dit que tant qu'il n'y a pas d'eau dans cette poudre de sel sec, la chaleur y est toujours stockée. Le produit résultant est une batterie totalement sans perte.
Adan dit le processus peut être répété à l'infini et devient la base d'une batterie thermique capable de stocker de la chaleur qui peut être utilisée ultérieurement ou à un autre endroit. Il y voit une solution à l'offre fluctuante d'énergie renouvelable dans homes et bâtiments, et comme support pour la réutilisation des « déchets de chaleur » dans un autre lieu.
Bien que cela semble simple, le plus grand défi est l'utilisation du bon matériau de sel et Adan, qui travaille là-dessus depuis plus de douze ans, dit que seul un "nombre très limité a les bonnes propriétés pour une utilisation dans une batterie".
« Un cristal de sel comme celui-ci devient de plus en plus gros, la chaleur entre et sort tout le temps. Il arrive donc quelque chose à une telle particule. En conséquence, il peut rapidement se désintégrer ou s'agglutiner avec d'autres particules. Vous avez donc besoin d'un matériau que vous pouvez continuer à utiliser de manière cyclique », explique Adan.
Lui et son team s'est installé sur le carbonate de potassium comme base et a construit un système en boucle fermée, un système de recirculation composé de composants comprenant un ventilateur d'échangeur de chaleur, un évaporateur/condenseur et une chaudière avec des particules de sel. Avec une subvention européenne de sept millions d'euros, Adan et ses team ont construit un prototype de batterie thermique qui est prêt pour ses premiers tests en conditions réelles.
Optimisé pour une utilisation dans le monde réel
Le prototype entrant dans le test du monde réel ressemble à une grande armoire avec des dizaines de casiers et plusieurs câbles lâches qui sortent du côté. Chaque duo de petits casiers correspond aux dimensions du démonstrateur d'origine et l'ensemble du dispositif compte au total 30 casiers de ce type avec une capacité de stockage totale de plus de 200 kWh. Adan dit que la capacité équivaut à deux Tesla complètement chargées.
En repensant les composants individuels tels que l'évaporateur et l'échangeur de chaleur, Adan et ses team ont réussi à construire un système modulaire dans lequel ces petites unités peuvent être combinées à volonté. Chaque casier étant sa propre unité individuelle, le team derrière cette batterie thermique se cache la possibilité de différents modèles, formes et tailles.
"Ce n'est pas encore un produit, mais tout est maintenant prêt à être testé pour la première fois en situation réelle", ajoute Adan.
Les tests commencent par l'installation d'une batterie d'environ 70 kWh dans quatre homes – deux à Eindhoven, un en Pologne et un en France. Ils disent que cette batterie est capable de durer au moins quelques jours sans soleil ni vent. Grâce à ce test dans le monde réel, ils visent à découvrir ce qui est nécessaire pour que cette batterie soit utilisée comme solution à grande échelle dans plus de trois millions de foyers néerlandais.
De la batterie thermique au caloporteur
Adan et son team a commencé cette expérience avec l'idée de construire une batterie de chaleur qui peut fonctionner comme moyen de stockage dans homes. Cependant, ils ont réalisé que cette batterie thermique pouvait stocker de la chaleur sans perte et ont ensuite décidé d'étudier la possibilité de la transporter également sans perte. L'essentiel à savoir ici est que rien n'arrive à cette batterie de chaleur tant que l'eau n'est pas ajoutée au sel sec.
Les team à l'Université de technologie d'Eindhoven (TNO) considère le principe thermochimique non seulement comme un moyen de stocker la chaleur, mais aussi comme un moyen de transporter la chaleur sans aucune perte. Cela changerait la donne si l'on considère le fait que le transport de chaleur, à travers des tuyaux ou des transitions de phase, se heurte toujours à des pertes.
Le consortium étudie également la chaleur résiduelle industrielle en tant que source de chaleur, une sorte de « perte de chaleur » qui est générée comme sous-produit dans les usines ou la chaleur excédentaire des centres de données. Adan exécute également un test du monde réel pour ce test de batterie de chaleur où la chaleur résiduelle du «Campus Chemelot à Sittard-Geleen sera transportée vers une cinquantaine homes dans le quartier de la même commune.
Adan explique : « Avec une station de recharge de chaleur chez SABIC, nous récupérons la chaleur et séchons le sel. Nous transportons ensuite ce sel par camion jusqu'à une sorte de « maison des transformateurs » dans le quartier résidentiel, d'où la cinquantaine homes sont alimentés en chaleur par des canalisations. Nous n'avons donc pas besoin d'être dans le homes eux-mêmes.
Aller au-delà de la technologie
Adan et son team au spin-off Cellcius, la première spin-off combinée de TNO et TU/e, ont démontré la capacité de leur technologie de batterie thermique à agir comme support de stockage et de transport. Maintenant, ils envisagent la prochaine étape majeure de leur parcours - transformer cela en un produit.
Il a reçu une subvention européenne à sept chiffres et a également obtenu un financement supplémentaire pour réaliser le projet pilote résidentiel. Grâce aux récents investissements de la Brabant Development Corporation, d'Innovation Industries et du GoeieGrutten Impact Fund, elle a pu mettre la touche finale à l'aspect financier du projet de transport de chaleur.
"Bien que le potentiel soit grand, nous avons également vu de nombreuses technologies à fort potentiel qui n'ont pas réussi. Nous allons donc garder les pieds sur terre et avancer une étape à la fois. Je ne suis là que pour une chose : c'est formidable de pouvoir contribuer à la transition énergétique », déclare Adan.