Stockage thermique
Stockage de l’énergie sous forme de chaleur ou de froid, sensible, latente (changement de phase) ou thermochimique, pour un usage ultérieur en chaleur ou pour produire de l’électricité.
Le stockage thermique (TES) est souvent la façon la moins chère de stocker l’énergie quand l’usage final est la chaleur. Il existe trois mécanismes :
- Chaleur sensible : élever la température d’eau, de roche, de sable, de béton ou de sels fondus
- Chaleur latente : faire fondre un matériau à changement de phase comme la paraffine, des sels hydratés ou la glace
- Thermochimique : réactions réversibles ou sorption, avec une forte densité et peu de pertes, mais une technologie encore peu mûre
Eau : c_p = 4.186 kJ/(kg·K) ; 1 m³ chauffé de 50 K stocke 209 MJ ≈ 58 kWh
Sel solaire (60% NaNO3 / 40% KNO3) : c_p ≈ 1.5 kJ/(kg·K), utilisé entre 290 et 565 °C
Glace : chaleur latente de fusion 334 kJ/kg ≈ 93 Wh/kg
Les applications vont du ballon d’eau chaude domestique et des radiateurs électriques à accumulation jusqu’aux grands stockages en fosse des réseaux de chaleur danois (Vojens : environ 200 000 m³), en passant par les réservoirs de sels fondus qui donnent aux centrales CSP 6 à 15 heures de stockage et les « batteries thermiques » à sable ou à briques chargées à l’électricité qui fournissent de la chaleur industrielle.
Les stockages saisonniers à eau perdent une partie de leur chaleur au fil des mois ; les grands stockages bien isolés atteignent 60 à 90 % de rendement annuel. Associé à des pompes à chaleur, le stockage thermique déplace la demande d’électricité vers les heures bon marché et riches en renouvelables.
Termes associés
Tous les termes →- Réseau de chaleur
Réseau de canalisations isolées qui distribue de l’eau chaude ou de la vapeur produite par des sources centrales vers de nombreux bâtiments, pour le chauffage et l’eau chaude sanitaire.
- Solaire thermodynamique à concentration (CSP)
Centrales qui concentrent le rayonnement solaire direct à l’aide de miroirs sur un récepteur, où un fluide chauffé alimente une turbine à vapeur, le plus souvent avec un stockage thermique intégré.
- Pompe à chaleur (PAC)
Appareil qui utilise un cycle frigorifique pour transférer la chaleur d’une source plus froide (air, sol, eau) vers un milieu plus chaud, en fournissant 2 à 5 unités de chaleur par unité d’électricité.
- Stockage d’énergie de longue durée (LDES)
Stockage capable de restituer sa puissance nominale pendant environ 8 heures ou plus, pour couvrir les accalmies de plusieurs jours et les déséquilibres saisonniers hors de portée des batteries de 2 à 4 heures.
- Capteur solaire thermique
Appareil qui absorbe la lumière du soleil et transmet la chaleur à un fluide, surtout pour l’eau chaude sanitaire, le chauffage, les réseaux de chaleur et la chaleur industrielle.