Qu’est-ce qu’une batterie à flux de fer et pourquoi l’aéroport de Schiphol en teste-t-il une ?

L’aéroport de Schiphol, aux Pays-Bas, teste un type inhabituel de batterie qui pourrait s’avérer être un moyen plus efficace et moins coûteux de stocker l’énergie éolienne et solaire.

Développé par les États-Unis démarrer ESS, l’appareil est connu sous le nom de batterie à flux de fer. L’aéroport teste actuellement la technologie pour alimenter certaines de ses unités électriques au sol. Ces machines fournissent de l’électricité aux avions stationnés pour faire fonctionner des systèmes tels que l’éclairage, l’avionique et la climatisation.

Mais pourquoi Schiphol parie-t-il sur ce type de stockage d’Energie au lieu de batteries lithium-ion matures ? La réponse remonte à plus de quatre décennies, dans un laboratoire de Cleveland, Ohio.

Dépoussiérer une vieille idée

Des chercheurs de l’Université Case Western Reserve ont développé la première batterie à flux de fer au début des années 1980. Mais l’idée est restée confinée aux rayons du monde universitaire. À une époque où le pétrole était bon marché, développer le stockage d’énergie de longue durée n’était pas une priorité absolue.

Cependant, lorsque les ingénieurs chimistes Craig Evans et Julia Song sont tombés par hasard sur les recherches de Case Western 30 ans plus tard, le paysage énergétique était très différent. Des centrales éoliennes et solaires massives étaient mises en service. Pour la première fois, l’approvisionnement en électricité est devenu, dans une certaine mesure, dépendant des régimes hautement imprévisibles du vent et du soleil.

Evans et Song, un couple marié, ont vu le potentiel de développer une forme bon marché de stockage d’énergie pour fournir une alimentation de secours lorsque le vent ne souffle pas et que le soleil ne brille pas. C’est à ce moment-là qu’ils ont décidé de se lancer à corps perdu dans les batteries à flux de fer, en fondant ESS en 2011 pour commercialiser cette technologie.

Aujourd’hui, ESS est la seule entreprise à développer ce type de batterie à l’échelle commerciale. La société est soutenue par des sociétés comme Breakthrough Energy Ventures et Softbank de Bill Gates. En 2021, elle est devenue la première entreprise de stockage d’énergie de longue durée à être introduite en bourse lors de sa cotation à la bourse de New York.

Comment fonctionne la batterie à flux de fer ?

La batterie à flux de fer d’ESS utilise deux électrolytes liquides fabriqués à partir de sels de fer dissous dans l’eau. Deux réservoirs séparés stockent les électrolytes. Plus la batterie est grande, plus les réservoirs sont gros. Cependant, la plupart des unités développées par ESS tiennent dans un conteneur d’expédition standard.

Ces électrolytes sont pompés à travers une cellule électrochimique centrale où se produit la réaction redox. Lorsque la batterie se charge, elle utilise l’énergie électrique pour oxyder les ions fer dans un électrolyte et les réduire dans l’autre. Lors de la décharge, le processus s’inverse. Il transforme l’énergie chimique stockée en énergie électrique.

Contrairement aux batteries lithium-ion, les batteries à flux de fer peuvent être remplies d’électrolyte frais. Cela signifie qu’ils peuvent essentiellement durer éternellement. De plus, ils utilisent des matériaux bon marché, abondants et non toxiques : le fer, le sel et l’eau. Ils ne présentent pas non plus de risque d’incendie.

Le compromis est que les batteries à flux de fer ne peuvent pas stocker autant d’énergie qu’une batterie lithium-ion de même poids. Par conséquent, pour obtenir la même efficacité, elles sont de plus grande taille.

Cela rend les batteries à flux de fer plus adaptées au stockage d’énergie de longue durée pour les applications à grande échelle, où l’espace n’est pas un problème. Vous n’aurez certainement pas de sitôt une batterie à flux de fer dans votre téléphone ou votre ordinateur portable.

Le pari d’un aéroport sur les batteries à flux de fer

Les batteries lithium-ion dominent depuis longtemps le jeu du stockage d’énergie. Mais la nécessité de stocker l’énergie plus longtemps – et les inquiétudes concernant l’approvisionnement et la durabilité des métaux rares dont elle dépend – ont ouvert la voie à de nouvelles alternatives. Cela inclut tout, depuis les systèmes qui Transformez les collines en batteries aux machines qui tombent des poids géants dans les puits de mine.

Les caractéristiques sûres et durables des batteries à flux de fer sont la principale raison pour laquelle Schiphol a parié très tôt sur cette forme moins connue de stockage d’énergie, a indiqué l’aéroport. Et contrairement à d’autres solutions, comme les centrales hydroélectriques à pompage, les batteries sont modulaires et faciles à déployer pratiquement n’importe où.

L’essai à Schiphol est en partie subventionné par TULIPS, un programme financé par l’UE visant à accélérer l’utilisation de technologies innovantes et durables pour réduire les émissions dans les aéroports.

« Si le résultat est positif, d’autres batteries suivront, dans le but de rendre tous les équipements au sol sans émissions et électriques », a déclaré Sybren Hahn, directeur exécutif des infrastructures de l’aéroport de Schiphol.

Mais les aéroports sont loin d’être les seules industries intéressées par les batteries d’ESS.

La majeure partie de la demande de batteries à flux de fer provient, comme on pouvait s’y attendre, des industries à forte intensité énergétique. L’entreprise a déjà installé sa batterie dans un parc solaire et une usine de traitement des eaux en Californie et dans une centrale électrique de l’Oregon.

ESS a des commandes pour des centaines d’autres de ses batteries à flux de fer. Parmi les clients figurent SB Energy, une filiale d’énergie propre de SoftBank, qui a accepté d’acheter 2 GWh de stockage sur batterie à ESS au cours des quatre prochaines années – un accord évalué à plus de 300 millions de dollars.

Lorsqu’il s’agit de stocker en toute sécurité de grandes quantités d’énergie pendant de longues périodes, les batteries à flux de fer sont difficiles à battre. Et c’est exactement ce que les gestionnaires de réseau devront faire encore davantage dans les années à venir.