Les habitants de la ville finlandaise de Pornainen se chauffent désormais grâce à du sable. Un matériau peut-être insoupçonné du grand public, mais qui est pourtant étonnamment prometteur. Un réseau de chauffage plus écologique, une stabilité accrue du réseau électrique, et de la chaleur pouvant atteindre 400°C, telles sont les promesses de ce qui serait plus grande batterie de sable au monde. Longtemps considéré comme un matériau pilier du secteur de la construction, le sable s’est également fait une petite place dans le milieu de l’énergie. Son point fort en la matière : un remarquable pouvoir calorifique. Il peut stocker de grandes quantités de chaleur à très haute température (jusqu’à plusieurs centaines de degrés Celsius) sans risque de fusion.
Cette propriété est celle qui est exploitée au cœur de la technologie de stockage développée par l’entreprise finlandaise Polar Night Energy, qui utilise le sable pour créer une batterie thermique destinée au stockage de la chaleur. Dans la municipalité de Pornainen, dans le sud de la Finlande, Polar Night Energy a ainsi construit une installation de stockage thermique composée d’un silo de 13 mètres de hauteur sur 15 mètres de diamètre, rempli de 2 000 tonnes de sable. Ce projet a été réalisé pour le compte de la société locale de chauffage Loviisan Lämpö. Le dispositif — le plus grand au monde en son genre — est conçu pour alimenter le réseau de chauffage urbain tout en contribuant à la stabilité du réseau électrique local.
Le mix électrique finlandais est actuellement composé à 43 % d’énergies renouvelables. Or, à mesure que ces sources vertes se développent, le besoin de stockage d’énergie augmente pour éviter les déséquilibres du réseau électrique. La batterie de sable de Polar Night Energy répond à ce besoin en absorbant l’excès d’électricité produit, qui est alors converti et stocké sous forme de chaleur. Ce processus de conversion est réalisé grâce à une technique dite de "chauffage par résistance" — la même que celle qu’on trouve par exemple dans les grille-pain, les plaques chauffantes, ou encore les sèche-cheveux. Concrètement, l’électricité passe par un matériau conducteur qui, sous l’effet Joule, s’échauffe instantanément. La chaleur qui en résulte est ensuite transférée dans le silo pour y être stockée par les grains de sable.
La chaleur peut être emmagasinée jusqu’à plusieurs mois à une température d’environ 500°C. Grâce à sa puissance de 1 mégawatt (MW) et à sa capacité de 100 mégawattheures (MWh), le système a de quoi chauffer la ville pendant une semaine durant l’hiver ou pendant un mois en été. La restitution de la chaleur s’effectue via un échangeur thermique, avec une température de sortie pouvant atteindre 400°C. Cette énergie alimente directement le réseau de chauffage urbain de Loviisan Lämpö, même si, avec une installation adaptée, elle pourrait aussi être reconvertie en électricité. Polar Night Energy travaille d’ailleurs sur un projet en ce sens dans la ville de Valkeakoski, toujours en Finlande.
L’efficacité du stockage ne repose pas uniquement sur les composants physiques du système, mais surtout aussi sur sa gestion numérique, et c’est « la partie complexe » du travail, ont expliqué des responsables à Euronews Green. « Nous devons savoir comment l’énergie, ou la chaleur, circule à l’intérieur du stockage, afin de connaître à tout moment la quantité disponible et la vitesse à laquelle nous pouvons décharger et charger », précisent-ils. Grâce à ce projet, la centrale thermique locale pourrait définitivement se passer du pétrole, dont elle dépendait jusqu’ici. Résultat : une réduction estimée à près de 70 % des émissions liées au réseau de chauffage. « La batterie de sable devrait permettre de réduire les émissions de 160 tonnes d’équivalent dioxyde de carbone par an », indique Polar Night Energy dans son communiqué.
