L’énergie solaire franchit un nouveau cap : un système hybride améliore l’efficacité globale tout en abaissant les coûts de production de 7 %

Les chercheurs de l’Université technique de Madrid ont mis au point un système hybride de stockage d’énergie qui combine des batteries lithium-ion avec des batteries thermiques de type power-to-heat-to-power (PHPS), réduisant les coûts énergétiques de 7 % et augmentant l’autoconsommation solaire de 20 %. Cette innovation vise à surmonter les limitations des batteries lithium-ion, notamment leur coût élevé et leur capacité limitée, en intégrant des technologies de stockage thermique. Cette avancée pourrait transformer la manière dont l’énergie solaire est stockée et utilisée dans les bâtiments, ouvrant la voie à des solutions plus économiques et efficaces.

Les atouts des batteries thermiques PHPS

Le système PHPS utilise des batteries thermiques qui transforment l’électricité en chaleur, la stockent, puis la reconvertissent en électricité lorsque nécessaire. Ces unités offrent un coût de stockage par kilowatt-heure bien inférieur à celui des batteries lithium-ion. De plus, la chaleur résiduelle générée durant la conversion énergétique peut être réutilisée pour le chauffage des bâtiments, représentant un avantage écologique et économique significatif.

Pour tester ce système, les chercheurs ont modélisé un bâtiment entièrement électrifié à Madrid, en utilisant des outils de simulation comme PVSyst et EnergyPlus. Le modèle intégrait des panneaux photovoltaïques, des batteries lithium-ion, des unités PHPS, des pompes à chaleur et un stockage d’énergie à basse température (LTES). Les résultats ont été comparés à une configuration plus traditionnelle utilisant uniquement des panneaux photovoltaïques et des batteries lithium-ion.

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Les résultats montrent que le système hybride, avec l’utilisation d’une pompe à chaleur, a permis d’atteindre un coût de l’énergie de 76 euros par mégawatt-heure, soit 7 % de moins que le système classique basé uniquement sur le lithium-ion. Le système hybride s’est également révélé plus efficace en termes d’autoconsommation solaire, une donnée cruciale pour l’efficacité énergétique des bâtiments.

Une stratégie énergétique flexible

Les batteries lithium-ion sont idéales pour des besoins en puissance élevés et de courte durée, comme les pics de consommation en soirée. En revanche, les systèmes PHPS excellent dans la fourniture d’une puissance de base régulière sur de longues périodes. Cette complémentarité permet une gestion de l’énergie plus flexible et efficace.

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Le faible coût par capacité énergétique et puissance d’entrée du système PHPS le rend idéal pour stocker de grandes quantités d’énergie solaire excédentaire produite durant les heures de pointe. Cette énergie peut ensuite être utilisée à la fois pour le chauffage et l’électricité, tandis que les batteries lithium-ion sont réservées aux situations nécessitant une réponse rapide.

Les chercheurs estiment que ces résultats soulignent la nécessité de repenser la gestion du stockage énergétique dans les bâtiments alimentés par l’énergie solaire. Alors que de plus en plus de foyers et d’installations visent une électrification totale, les systèmes de stockage hybrides pourraient devenir la norme, offrant une voie vers des coûts énergétiques réduits et une utilisation optimisée des énergies renouvelables.

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Performance économique du système hybride

Les résultats soulignent la rentabilité du système hybride. Non seulement il offre une réduction des coûts énergétiques, mais il améliore également considérablement l’autoconsommation solaire. En utilisant une pompe à chaleur, le taux d’autoconsommation atteint 68,3 %, tandis que l’utilisation d’un chauffage électrique dans le système hybride le fait grimper à 79,5 %, une performance bien supérieure aux systèmes conventionnels.

Une nouvelle norme pour le stockage solaire

La recherche publiée dans le journal Applied Energy démontre l’efficacité du système hybride dans la réduction des coûts énergétiques et l’augmentation de l’autoconsommation solaire. Avec une réduction de 7 % du coût de l’énergie consommée par rapport aux systèmes uniquement basés sur le lithium-ion, ce modèle hybride représente une avancée significative dans le secteur du stockage énergétique.

Cette étude met en lumière l’importance de l’innovation technologique dans la transition énergétique. Les systèmes de stockage hybrides ne représentent pas seulement une solution viable pour réduire les coûts, mais ils sont également essentiels pour maximiser l’utilisation de l’énergie solaire, contribuant ainsi à un avenir plus durable. Alors que les défis énergétiques mondiaux continuent de croître, ces avancées technologiques pourraient-elles devenir une solution clé pour un avenir énergétique plus vert et plus efficient ?

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