Les batteries de sel fondu: pour un stockage optimal de l’énergie

Quand il vient à l’énergie verte, la nature intermittente des sources renouvelables comme le vent, l’énergie solaire et l’énergie marémotrice présente un problème difficile pour la gestion du réseau électrique. Souvent la production d’énergie de pointe ne correspond pas à la demande d’énergie. Ce qui nécessite un moyen de stocker l’énergie excédentaire lorsque la consommation est faible.

Comme les sources d’énergie renouvelables deviennent plus fréquents, et la nécessité de réduire les émissions de combustibles fossiles ne cesse d’augmenter, il est primordial de trouver une nouvelle solution de stockage d’énergie de la grille. Ce stockage est la dernière pièce de la technologie nécessaire pour mettre sur la vaste adoption à grande échelle des sources d’énergie renouvelables comme les panneaux solaires et les éoliennes.

Qu’est-ce qu’une batterie de sel fondu?

Les piles de sels fondus, en particulier les piles de métal liquide, gagnent de plus en plus d’intérêt de la communauté de l’énergie comme une solution de stockage d’énergie de la grille pour les sources d’énergie renouvelables combinant la haute énergie et des densités de puissance. Leur durée de vie longue et les matériaux à faible coût. Les batteries de sels fondus ont le potentiel pour répondre aux exigences uniques de stockage d’énergie à l’échelle de la grille.

Une pile thermique est une classe de batterie qui utilise un électrolyte de sels fondu. Les composants des batteries à sels fondus sont solides à la température ambiante, ce qui permet de les stocker inactif pendant de longues périodes. Lors de l’activation, les couches de cathode, d’anode et d’électrolyte se séparent en raison de leurs densités relatives et non miscibilité. La couche de sel fondu dans le milieu sert d’électrolyte avec une haute conductivité ionique, et est le moyen par lequel les espèces ioniques voyagent comme les charges et décharges de la batterie.

Avantages de la batterie de sel fondu

Batteries de sels fondus portent plusieurs avantages inhérents avec leur état solide. Les batteries possèdent une densité plus élevée de courant, plus de cycle de vie, et simplifient le système de fabrication pour des applications à grande échelle. L’absence de membranes ou de systèmes de séparation entraîne un cycle de vie plus élevée. Grâce à l’absence de membranes, l’efficacité énergétique peut être conservée pendant une période plus longue.

Le léger inconvénient majeur de cette conception est la température de fonctionnement élevée nécessaire afin de maintenir les composants à l’état liquide. Cependant, dans une application à grande échelle de la grille ces températures élevées peuvent être aisément maintenues à l’aide de la chaleur générée pendant les cycles de charge et de décharge.

Histoire des batteries de sel fondu

Les premières batteries de sel fondu ne sont pas destinées à fonctionner pendant de très longues périodes. Elles ont plutôt été utilisées comme des batteries d’activation unique pour les bombes et roquettes. Inventé par le scientifique Allemand Georg Otto Erb, les premières cellules pratiques ont été appelés piles thermiques et alors elles ont été utilisées pendant la guerre.

La Division du développement des États-Unis finirait par acquérir la technologie. Elle l’a utilisé pour des fusées de puissance, des bombes, et même armes nucléaires. Ces premières batteries pourraient durer indéfiniment (plus de 50 ans) à l’état solide tout en fournissant une énorme explosion de puissance. Les piles thermiques d’aujourd’hui sont encore utilisées comme source d’énergie principale pour les missiles comme l’AIM-9 Sidewinder, BGM-109 Tomahawk et le MIM-104 Patriot.

En 1966, Ford Motor Company a inventé le Sodium-Soufre (NaS) de la batterie de métal liquide pour l’application de véhicule électrique. La densité de puissance élevée et la grande capacité énergétique semblaient prometteuses, mais la température de fonctionnement élevée de 290 à 390 ° C a entrainé Ford d’abandonner la recherche et le développement.

En 1983, Tokyo Electric Power Company (TEPCO) et Nippon Gaishi Kaisha (NGK) ont réalisé le potentiel pour le système de batterie NaS en tant que solution pour le stockage de la grille et a commencé la recherche et le développement de la technologie. En 1993, le premier prototype à grande échelle d’un tel système a été testé sur le terrain au Tsunashima la sous-station de TEPCO. Le système se composait de trois 2 MW, de batteries de 6,6 kV. Cela a jeté les bases pour la ligne actuelle de stockage de grille NaS batteries, qui produisent 90 MW de capacité de stockage chaque année de NGK / TEPCO consortium.

Pendant ce temps, à Pretoria, en Afrique du Sud, 1985, le projet zéolite Batterie Africa Research (ZEBRA) dirigée par le Dr Johan Coetzer au Conseil pour la recherche scientifique et industrielle, a inventé la première batterie de nickel de chlorure de sodium. Il avait une énergie spécifique de 90Wh/kg, un bêta alumine électrolyte solide notamment stable, et une résistance accrue à la corrosion sur NaS.

Cette conception n’a pas encore vu été commercialisée avec des applications de stockage à grande échelle et reste un sujet brûlant dans la recherche et le développement batterie. Ils ont cependant été déployés par FIAMM Sonick et utilisé dans le Modec électrique Van.

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