Des chercheurs de l’Université Technique de Madrid ont développé un système hybride innovant, combinant des batteries lithium-ion avec des batteries thermiques de type power-to-heat-to-power (PHPS), Cette approche audacieuse vise à surmonter les limitations des batteries lithium-ion traditionnelles, notamment leur coût élevé et leur capacité limitée, tout en améliorant l’autoconsommation solaire. Examinons en détail comment cette technologie pourrait transformer notre manière de consommer l’énergie solaire.
Le système hybride LP (Li-ion et PHPS) intègre des unités PHPS, qui transforment l’électricité en chaleur, la stockent et la reconvertissent en électricité lorsque cela est nécessaire. Ce procédé innovant offre non seulement une solution de stockage moins coûteuse par kilowatt-heure que les batteries lithium-ion, mais il permet également de réutiliser la chaleur résiduelle pour chauffer les bâtiments. Grâce à des outils de simulation comme PVSyst et EnergyPlus, les chercheurs ont modélisé un bâtiment entièrement électrifié à Madrid, intégrant des panneaux photovoltaïques, des batteries lithium-ion, des unités PHPS, des pompes à chaleur et un système de stockage d’énergie à basse température (LTES). Les résultats ont été comparés à un système conventionnel utilisant uniquement des panneaux photovoltaïques et des batteries lithium-ion, révélant des économies significatives et une augmentation de l’autoconsommation solaire.
Selon l’étude, le système hybride avec une pompe à chaleur a atteint un coût nivelé de l’énergie de 76 euros par mégawattheure, soit 7 % de moins que le coût de 77 euros/MWh du système basé uniquement sur le lithium. Ce différentiel de coût s’accentue encore avec l’utilisation de chauffages électriques, le système hybride atteignant 147 euros par mégawattheure contre 149 euros par mégawattheure pour le système conventionnel. Par ailleurs, le système hybride a notablement amélioré le taux d’autoconsommation photovoltaïque, qui représente la quantité d’énergie solaire utilisée directement par le bâtiment. Avec une pompe à chaleur, ce taux a atteint 68,3 % dans le système hybride, contre 68,1 % dans la version lithium uniquement. L’utilisation d’un chauffage électrique a permis d’atteindre un taux de 79,5 % d’autoconsommation dans le système hybride, contre 68,6 % dans le système conventionnel.
Les batteries lithium-ion, idéales pour des besoins de courte durée à haute puissance, comme les pics de consommation en soirée, sont complétées par les systèmes PHPS, qui excellent dans la fourniture d’une puissance de base stable sur de plus longues périodes. Cette complémentarité permet une gestion plus flexible et efficace de l’énergie. Selon les chercheurs, le faible coût par capacité énergétique et par entrée de puissance du système PHPS le rend idéal pour stocker de grands surplus d’énergie solaire pendant les heures de production maximale, qui peuvent ensuite être utilisés pour le chauffage et l’électricité. Parallèlement, la batterie lithium-ion est réservée aux situations nécessitant une réponse rapide. Ces résultats soulignent l’importance de repenser la gestion du stockage de l’énergie dans les bâtiments alimentés par l’énergie solaire.
Ce système hybride représente une avancée significative pour les bâtiments cherchant à être entièrement électriques. En réduisant les coûts énergétiques et en optimisant l’utilisation de l’énergie renouvelable, il pourrait devenir la norme pour les maisons et les installations futures. Les chercheurs estiment que cette solution hybride réduit le coût nivelé de l’énergie consommée de 7 % par rapport à un système reposant uniquement sur des batteries lithium-ion, tout en augmentant l’autoconsommation photovoltaïque jusqu’à 20 %.
Interesting Engineering : https://interestingengineering.com/energy/spains-hybrid-system-cuts-solar-energy-costs
