Le renouvelable

Par Matthieu Hutson

Le mot allemand Dunkelflaute signifie « marasme sombre ». Il glace le cœur des ingénieurs des énergies renouvelables, qui l'utilisent pour désigner les accalmies lorsque les panneaux solaires et les éoliennes sont contrecarrés par les nuages, la nuit ou l'air calme. Par une journée lumineuse et sans nuages, une ferme solaire peut générer des quantités prodigieuses d'électricité ; quand il y a des rafales, les éoliennes animent les quartiers. Mais la nuit, les cellules solaires ne font pas grand-chose et, dans l'air calme, les turbines sont inutiles. Ces sources d'énergie renouvelables cessent de se renouveler jusqu'à ce que le temps, ou la planète, tourne.

Le marasme sombre rend difficile pour un réseau électrique de s'appuyer entièrement sur les énergies renouvelables. Les compagnies d'électricité doivent planifier non seulement des tempêtes individuelles ou des nuits sans vent, mais aussi des Dunkelflaute qui s'étendent sur des jours ou plus. L'année dernière, l'Europe a connu une semaine de « sécheresse éolienne » et en 2006, Hawaï a enduré six semaines consécutives de jours de pluie. À plus petite échelle, les usines, les centres de données et les communautés éloignées qui souhaitent passer au tout renouvelable doivent combler les lacunes. L'Allemagne démantèle ses centrales nucléaires et s'efforce d'adopter les énergies renouvelables, mais, en raison du problème d'« intermittence » de son approvisionnement en énergie renouvelable, elle reste dépendante des combustibles fossiles, y compris du gaz russe importé.

La solution évidente est les piles. La variété la plus répandue est appelée lithium-ion, ou Li-ion, d'après le processus chimique qui la fait fonctionner. Ces batteries alimentent tout, des téléphones portables aux véhicules électriques ; ils sont relativement peu coûteux à fabriquer et deviennent moins chers. Mais les modèles typiques épuisent leur énergie stockée après seulement trois ou quatre heures de puissance maximale et, comme le savent tous les propriétaires d'iPhone, leur capacité diminue petit à petit à chaque recharge. Il est coûteux de collecter suffisamment de batteries pour couvrir des décharges plus longues. Et les batteries peuvent prendre feu - des sites en Corée du Sud se sont enflammés des dizaines de fois au cours des dernières années.

Venkat Srinivasan, un scientifique qui dirige l'Argonne Collaborative Center for Energy Storage Science (ACCESS), au Laboratoire national d'Argonne, dans l'Illinois, m'a dit que l'un des plus gros problèmes avec les batteries Li-ion est leur chaîne d'approvisionnement. Les batteries dépendent du lithium et du cobalt. En 2020, quelque 70 % du cobalt mondial provenait de la République démocratique du Congo. "Si nous n'avons pas de diversité, nous allons avoir des problèmes", a déclaré Srinivasan. Toute perturbation de la chaîne d'approvisionnement peut fortement affecter les prix et la disponibilité. De plus, beaucoup d'eau et d'énergie sont nécessaires pour extraire les métaux, ce qui peut causer des dommages à l'environnement, et certaines opérations d'extraction de cobalt impliquent le travail des enfants. Les experts doutent que les prix du Li-ion chuteront de plus de trente pour cent en dessous de leurs niveaux actuels sans progrès technologiques significatifs - une baisse encore trop faible, selon le ministère de l'Énergie. Nous devons augmenter notre capacité; selon une estimation, nous aurons besoin d'au moins cent fois plus de stockage d'ici 2040 si nous voulons passer en grande partie aux énergies renouvelables et éviter une catastrophe climatique. Nous pouvons en quelque sorte trouver des moyens propres et fiables d'extraire, de distribuer et de recycler les ingrédients des batteries Li-ion. Et pourtant cela semble peu probable. Bien que nous pensions généralement à l'énergie renouvelable en termes de ses sources, telles que les éoliennes et les panneaux solaires, ce n'est que la moitié de l'image. Idéalement, nous associerions l'énergie renouvelable au stockage renouvelable.

Nous avons déjà un type de stockage d'énergie renouvelable : plus de 90 % de la capacité mondiale de stockage d'énergie se trouve dans des réservoirs, dans le cadre d'une technologie remarquable mais méconnue appelée hydroélectricité à accumulation par pompage. Entre autres choses, «l'hydroélectricité pompée» est utilisée pour lisser les pics de demande d'électricité. Les moteurs pompent l'eau en amont d'une rivière ou d'un réservoir vers un réservoir supérieur; lorsque l'eau est libérée en aval, elle fait tourner une turbine, générant à nouveau de l'énergie. Une installation hydroélectrique pompée est comme une batterie permanente géante, chargée lorsque l'eau est pompée vers le haut et épuisée lorsqu'elle descend. Les installations peuvent être impressionnantes : la station de stockage pompé du comté de Bath, en Virginie, se compose de deux lacs tentaculaires, distants d'environ 400 mètres d'altitude, parmi des pentes couvertes d'arbres ; en période de forte demande, 13 millions de gallons d'eau peuvent circuler chaque minute dans le système, qui alimente en électricité des centaines de milliers de foyers. Certains pays étendent leur utilisation de l'hydroélectricité par pompage, mais la construction de nouvelles installations aux États-Unis a atteint son apogée il y a des décennies. La bonne géographie est difficile à trouver, les permis sont difficiles à obtenir et la construction est lente et coûteuse. La chasse est lancée pour de nouvelles approches du stockage de l'énergie.

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Quidnet, une startup basée à Houston, est l'une des nombreuses entreprises qui explorent les possibilités. Le mois dernier, je me suis assis dans une camionnette F-150 King Ranch avec Scott Wright, son vice-président des opérations, et Jason Craig, son directeur de l'exploitation, alors que nous nous rendions sur l'un de ses sites d'essai, dans une ferme à l'ouest de San Antonio. Des champs et des panneaux d'affichage défilaient tandis que Craig expliquait, depuis le siège arrière, que Quidnet avait breveté un nouveau type d'hydropompe. Au lieu de pomper l'eau vers le haut, le système de l'entreprise l'envoie sous terre à travers un tuyau atteignant au moins mille pieds de profondeur. Plus tard, le système laisse la Terre presser l'eau sous pression, l'utilisant pour alimenter des générateurs. Wright et Craig sont des vétérans de l'industrie pétrolière et gazière, et la technologie de Quidnet est comme un riff vert sur la fracturation hydraulique. Dans cette technique, le fluide est injecté sous terre, où il accumule une pression qui fracture les roches, libérant du gaz naturel. Quidnet utilise une partie du même équipement et du même savoir-faire, mais avec un objectif différent : l'eau est destinée à être prise en sandwich entre des couches de roche, formant des réservoirs souterrains qui peuvent être libérés à la demande.

Pendant que nous conduisions, j'ai posé des questions sur les pannes d'électricité que le Texas a connues en février 2021, lorsqu'une tempête hivernale a fermé les usines à gaz pendant plusieurs jours et laissé des millions de personnes sans électricité. Plus de deux cents personnes sont mortes. La crise a de nombreuses causes, notamment le fait que le Texas est le seul État dont le réseau électrique n'est pas connecté aux réseaux d'autres États. "Nous tirions des seaux d'eau de la piscine du voisin pour faire couler la chasse d'eau", a déclaré Wright. "Cela crie définitivement pour un moyen de stocker de l'énergie pour alléger le fardeau sur le réseau dans des moments comme celui-là."

Les réservoirs souterrains artificiels créés par des entreprises comme Quidnet sont connus des ingénieurs sous le nom de "lentilles", en raison de leur forme. ("Je dis coussin whoopee et les gens ne l'aiment pas", a déclaré Craig.) Au départ, Quidnet a rencontré du scepticisme quant à sa capacité à former des lentilles de la bonne taille et de la bonne forme. Au moment de ma visite, cependant, il avait terminé avec succès plusieurs cycles de pompage au Texas, en Ohio et en Alberta. La société a reçu trente-huit millions de dollars de financements privés et gouvernementaux, y compris des contributions de Breakthrough Energy Ventures, créée par Bill Gates.

Quidnet a bénéficié d'une ruée vers l'or dans le stockage de l'énergie. En 2018, le ministère de l'Énergie a accordé trente millions de dollars de financement à dix groupes, dont Quidnet, à travers un programme appelé Duration Addition to electricitY Storage, ou DAYS. Avant de quitter ses fonctions, le président Donald Trump a promulgué la loi sur l'énergie de 2020, qui comprenait la loi bipartite sur la meilleure technologie de stockage de l'énergie (BEST), autorisant la dépense d'un milliard de dollars sur cinq ans pour la "recherche, le développement et la démonstration" de nouvelle technologie de stockage d'énergie. De nombreux États fixent désormais des objectifs de capacité de stockage et, en 2018, la Federal Energy Regulatory Commission a publié l'ordonnance 841, qui intègre l'énergie stockée dans le marché de gros de l'électricité. "Il y a eu une reconnaissance qu'il s'agit d'une technologie dont le temps est venu", m'a dit Jason Burwen, de l'American Clean Power Association. Mais une grande distance sépare le tableau blanc d'un ingénieur de la réalité. De nombreuses technologies de stockage des énergies renouvelables bénéficiant d'un financement se révéleront trop peu pratiques, coûteuses ou inefficaces pour une adoption généralisée.

Alors que nous approchions de la ferme, Craig réfléchissait au caractère physique brut des approches de nombreuses entreprises. Les principes de base sont ceux que vous vous rappelez peut-être de la physique du secondaire. Si vous faites des efforts pour soulever un objet, il emmagasine de l'énergie potentielle ; si vous laissez ensuite tomber cet objet, son énergie potentielle devient de l'énergie cinétique, capable d'alimenter un générateur et de créer de l'électricité. Il en va de même pour de nombreuses actions physiques. En plus de soulever des poids, les entreprises de stockage d'énergie compriment l'air ou l'eau, font tourner des objets ou les chauffent. Si vous utilisez de l'énergie propre pour effectuer le travail initial et trouvez un moyen écologique de la stocker et de la libérer, vous avez créé une alternative de batterie écologiquement responsable.

"Je suis un peu surpris et encouragé que les solutions au problème de stockage d'énergie de longue durée puissent être le truc de l'homme des cavernes", a déclaré Craig. Les batteries dépendent "d'une électrochimie assez sophistiquée qui sort rapidement de ce que je comprends. Et pourtant, les solutions peuvent être de ramasser des objets lourds avec des grues, de ramasser la terre avec un vérin hydraulique. Je pense qu'il y a des gars au Nevada qui mettent des pierres dans un train et le faire monter, puis ils redescendent. Comme, Fred Flintstone serait à l'aise avec la plupart de ces trucs. Ça pourrait être le chemin.

Nous nous sommes arrêtés dans la longue allée de la ferme. Une marmite de vautours tournoyait au-dessus de nos têtes.

"Savez-vous ce que cela signifie?" Craig a demandé.

« Le dernier journaliste qui est venu ici ? J'ai dit.

Ils rigolent. "C'est vrai. Trop de mauvaises questions."

J'en avais déjà un en tête. Étais-je sur le point de voir une partie de l'avenir de l'énergie verte, ou une expérience curieuse et éphémère dans le Texas rural ?

Jusqu'à récemment, nous n'avions pas à réfléchir à de nouvelles façons de stocker notre énergie. Les combustibles fossiles sont un dépôt d'énergie préhistorique, et nous pourrions libérer leur énergie en les brûlant et en faisant fonctionner des générateurs. Il y avait toujours plus de carburant à brûler. "Presque toute l'électricité dans le monde est utilisée telle quelle", m'a dit Bill Gross, un investisseur de longue date dans l'énergie solaire et co-fondateur d'Energy Vault, l'une des nouvelles sociétés de stockage d'énergie les plus capitalisées. La plupart de l'énergie qui n'est pas consommée immédiatement est perdue. Le problème est que, avec de nombreuses technologies, "il en coûte en fait plus cher de stocker l'électricité que de la produire", a-t-il déclaré. Dans de nombreux cas, le solaire et l'éolien sont devenus moins chers que le charbon et le gaz. Mais ajoutez le coût du stockage, et les énergies renouvelables peuvent perdre au profit des combustibles fossiles.

L'énergie est stockée tout autour de nous, de toutes sortes de façons. Une bouteille d'eau gazeuse dans votre réfrigérateur retient l'énergie sous pression ; une tour de livres contient de l'énergie, qui est libérée lorsqu'elle tombe. À plus grande échelle, les éruptions volcaniques et les avalanches libèrent de l'énergie stockée. Mais le stockage de l'énergie est plus utile lorsqu'il est prévisible, pratique et dense, emballant beaucoup de puissance dans un petit espace. Nonobstant le changement climatique, les combustibles fossiles répondent à toutes ces exigences : en brûlant seulement un gallon d'essence facilement transportable, vous pouvez libérer suffisamment d'énergie pour déplacer des milliers de gallons d'eau du bas d'une centrale hydroélectrique pompée vers le haut.

Les batteries Li-ion d'aujourd'hui sont de faible densité en comparaison, et les systèmes de stockage renouvelables ont également du mal à atteindre la densité, la commodité et l'échelle. La technologie de base derrière le stockage d'énergie à air comprimé remonte à des décennies et peut impliquer de pomper de l'air dans des cavernes souterraines, naturelles ou artificielles, puis de le relâcher. La première installation souterraine d'air comprimé a été achevée en 1978, en Allemagne ; de tels systèmes peuvent stocker et libérer de grandes quantités d'énergie. Mais, comme l'hydroélectricité pompée, les installations d'air comprimé nécessitent une géographie appropriée et sont coûteuses à construire. Ils sont également inefficaces - généralement, seule la moitié de l'énergie consacrée à la pressurisation du gaz peut être récupérée.

Les ingénieurs tentent d'améliorer la densité et l'efficacité. Une société basée à Toronto appelée Hydrostor a reçu plus de trois cents millions de dollars de financement et développe des projets en Californie, en Australie et ailleurs, qui seront mis en ligne au cours des cinq prochaines années. Il stocke l'air comprimé dans des réservoirs et conserve la chaleur dégagée lors du processus de compression de l'air, qu'il réapplique ensuite à l'air lors de la détente, suralimentant sa capacité à entraîner une turbine et à générer de l'électricité. Une société britannique, Highview Power, adopte une approche plus extrême, refroidissant l'air à plus de trois cents degrés en dessous de zéro, moment auquel il devient liquide. L'air liquide est dense, et lorsque Highview le réchauffe, il se gazéifie rapidement, faisant tourner les aubes de turbine. Colin Roy, président exécutif de Highview, m'a dit que, lorsque l'entreprise ouvre ses réservoirs, l'air "explose avec une force violente". Elle a construit un prototype de système liquide-air et développe des usines commerciales en Angleterre et en Espagne.

Quidnet produit également un raffinement de la technologie basée sur la pression. Sur le site d'essai de l'entreprise, nous avons été accueillis par Jacob et Sadie Schweers, les propriétaires de la ferme. Environ un an plus tôt, Quidnet avait envoyé une plate-forme de forage - un mât de soixante-dix pieds attaché à un camion - sur leur propriété. Maintenant, une tête de puits bleue mesurait environ dix pieds de haut, près d'une station de pompage de la taille d'un conteneur d'expédition, de plusieurs réservoirs jaunes et d'un tas de tuyaux. L'eau pourrait être pompée des réservoirs dans le puits, où elle serait stockée sous pression; il pourrait ensuite être relâché dans les réservoirs. Le mois dernier, Quidnet a annoncé un programme pilote visant à fournir une technologie d'énergie stockée à un service public de San Antonio.

Nous sommes entrés dans la station de pompage pour admirer les pistons, le volant et ce qu'on appelle un amortisseur de pulsations. Un moteur diesel jaune de cinq cents chevaux était assis tranquillement à l'arrière, prêt à faire fonctionner la pompe. "J'aime les grosses machines et les choses bruyantes et l'odeur du pétrole", a déclaré Wright. Dans une version commerciale du système, un moteur électrique, idéalement alimenté par une énergie propre, pomperait l'eau et agirait comme un générateur lorsque l'eau revenait.

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Alors que nous revenions à l'extérieur, sous le soleil brûlant, Wright a fait un geste vers dix tuyaux en PVC séparés qui sortaient du sol. Ils ont indiqué la présence souterraine d'inclinomètres, instruments permettant d'évaluer la taille et le caractère de la lentille en suivant le déplacement de la roche ; ils peuvent même sentir le tiraillement de la marée de la lune. Nous nous sommes levés et avons bavardé, et Craig a dit que les réservoirs seraient éventuellement remplacés par un étang attrayant. Sadie Schweers nous a dit qu'elle aime imaginer toute la ferme fonctionnant avec des panneaux solaires et un puits Quidnet.

Les personnes qui travaillent dans le secteur de l'énergie parlent souvent du réseau comme s'il avait ses propres envies et bizarreries. "Le réseau veut une diversité d'actifs", m'a dit Mateo Jaramillo, PDG de Form Energy, qui fabrique des batteries "fer-air". (La technologie, qui stocke l'énergie en corrodant et en dérouillant le métal dans un cycle, est l'une des nombreuses alternatives théoriques au Li-ion.) Il y a de la place pour de nombreux types de solutions dans le réseau propre à venir ; en même temps, le paysage est hyper compétitif. "Tout le monde est en concurrence avec l'hydroélectricité à accumulation par pompage et le lithium-ion", m'a dit Scott Litzelman, directeur de DAYS, le programme du ministère de l'Énergie. "Le lithium-ion est tellement dominant, étant donné qu'il existe une chaîne d'approvisionnement et une base de fabrication si importantes." Se référant aux startups sans batterie, il a déclaré: "Vous avez ces autres technologies naissantes qui pourraient être plus compétitives si elles peuvent évoluer. C'est le défi de l'industrie. Tout le monde essaie d'en arriver là pour prouver, d'abord, le la viabilité technique et le potentiel de coût, puis le prouver non pas en laboratoire, mais sur un site de terrain massif. »

Shirley Meng, scientifique et ingénieure en matériaux à l'Université de Chicago, m'a dit que le monde avait besoin de "toute une suite de méthodes de stockage". Toutes les méthodes ne trouveront pas leur place, mais, dit-elle, "je pense que nous sommes très, très sous-investis. Parce que nous imaginons vraiment d'essayer de reconstruire l'ensemble du système de grille." Nathan Ratledge, chercheur en énergie propre à Stanford, m'a dit que le stockage de l'énergie pourrait jouer un rôle particulièrement important dans les endroits où les réseaux électriques sont encore en construction. De nombreux pays du monde en développement ont une chance de sauter complètement les combustibles fossiles, se dirigeant directement vers les énergies renouvelables, qui sont moins chères et moins polluantes. Mais un réseau avec une plus grande proportion d'éolien et de solaire nécessite plus de capacité de stockage pour surmonter l'intermittence. Le stockage renouvelable est "un gagnant-gagnant pour les pays du Sud", a déclaré Ratledge. "Cela permet essentiellement aux gens de sauter très rapidement dans le XXIe siècle sans s'occuper de tous les déchets obsolètes que nous avons construits dans les années 70, 80 et 90."

En revenant dans le camion de Wright, j'ai pensé à quoi les choses pourraient ressembler si les puits de Quidnet progressaient. Les centrales hydroélectriques à pompage d'aujourd'hui forment des lacs pittoresques à la surface de la Terre, mais des approches comme celle de Quidnet créeraient des réservoirs d'énergie sous pression en dessous. L'entreprise envisage un terrain parsemé de têtes de puits distantes d'environ un demi-mile et d'un étang pour quatre. Les éoliennes pourraient s'élever vers le ciel. La Terre elle-même serait une sorte de batterie géante.

Bill Gross, le co-fondateur d'Energy Vault, a commencé à s'intéresser au stockage de l'énergie après une longue carrière dans la technologie de la côte ouest, au cours de laquelle il a lancé une série de sociétés point-com et d'énergie solaire prospères. Il se demandait s'il pouvait construire un système basé sur les mêmes principes que l'hydroélectricité pompée, mais avec des solides au lieu de liquides. Plutôt que de pomper de l'eau vers le haut et de la relâcher vers le bas, pourriez-vous empiler des poids en utilisant de l'énergie propre, puis générer de l'énergie en utilisant des poulies pour les abaisser ? "Je voulais faire une sorte de montagne virtuelle", m'a-t-il dit.

Gross et un ingénieur civil, Andrea Pedretti, ont commencé à examiner les options. Ils voulaient "construire de la hauteur à moindre coût", a déclaré Gross. L'acier était cher. Il en était de même du béton, et sa production émettait du carbone. Ils ont commencé à travailler avec une société appelée Cemex sur l'utilisation d'un "superplastifiant" - un polymère capable de retenir la saleté, souvent utilisé pour construire des routes dans les pays à faible revenu. Mélangez du superplastifiant avec de la terre locale, de l'eau et un peu de ciment, et vous pourrez fabriquer des blocs bon marché sur place. "Donc, nous pouvons essentiellement faire une montagne avec de la terre", a déclaré Gross. "Et nous pouvons faire cette montagne tous les jours, et débâtir cette montagne tous les jours." Faire correspondre l'hydroélectricité pompée à l'échelle serait ambitieux. Mais même les montagnes de taille moyenne pourraient être en mesure de stocker l'énergie produite dans des fermes solaires ou des centrales nucléaires colocalisées, ou de faire fonctionner les serveurs dans des centres de données. Gross et Pedretti ont fondé Energy Vault en 2017, avec Robert Piconi, PDG de l'entreprise. Il a des bureaux à Los Angeles et en Suisse.

La première tentative d'Energy Vault sur un système était EV1, une grue à tour imminente de type Transformer avec six bras. L'idée était qu'une telle grue empilerait des blocs dans un mur autour d'elle, puis les désempilerait. Les observateurs sur Internet se sont amusés à souligner ce qu'ils percevaient comme l'impraticabilité du système. (Une vidéo YouTube intitulée "The Energy Vault Is a Dumb Idea, Here's Why" a été visionnée deux millions de fois.) Dans tous les cas, la société est passée à une nouvelle conception fermée, appelée EVx. Dans les rendus, il ressemble à un entrepôt automatisé carré de quarante étages. Les ascenseurs utiliseront une énergie propre pour soulever des blocs pesant jusqu'à trente tonnes et les déposer sur des chariots, qui les déplaceront vers le milieu de la structure. Lorsque de l'énergie sera nécessaire, les blocs seront ramenés vers les ascenseurs. Au fur et à mesure de leur descente, les ascenseurs alimenteront des générateurs, produisant une nouvelle électricité. Energy Vault affirme que le système aura une efficacité aller-retour élevée, régénérant une grande partie de l'électricité qu'il consomme. Pourtant, même ainsi, EVx devra déplacer des milliers de blocs lourds pour stocker et libérer des quantités importantes d'énergie. Ordinairement, notre consommation d'énergie est une abstraction ; L'approche d'Energy Vault le révèle en termes physiques austères.

La démo EVx est en cours de développement dans une vallée de montagne suisse bucolique à l'ombre d'EV1. En mars, Piconi m'a donné l'argumentaire de vente. Après avoir enfilé des casques, des gilets et des lunettes de protection, nous nous sommes arrêtés à la machine à fabriquer des blocs, une grande boîte en acier bleue. Il comprime les ingrédients des blocs en utilisant sept mille tonnes de force, puis les retourne à la verticale, en en faisant un nouveau toutes les quinze minutes. "Vous n'allez pas acheter ça chez Walmart", a déclaré Piconi.

À proximité, nous avons vu deux des chariots qui transporteront les blocs vers et depuis les ascenseurs d'EVx. J'ai posé ma main sur l'une des roues en plastique dur. L'entreprise expérimentait encore des matériaux de chariot, Piconi a déclaré: "Une grande partie de ce que nous faisons relève de la science des matériaux." Nous nous sommes dirigés vers la salle de contrôle, qui s'est avérée être une remorque équipée d'ordinateurs, où Frank Tybor, vice-président de l'ingénierie d'Energy Vault, était assis avec son berger australien, Sydney. Auparavant, Tybor avait été l'ingénieur principal des rampes de lancement et d'atterrissage de SpaceX. (Sydney avait "été dans suffisamment de salles de contrôle de fusées pour que si vous comptez à rebours de dix à zéro et que rien ne se passe, elle se fâche", a déclaré Tybor.) Energy Vault était similaire à SpaceX, m'a-t-il dit, en ce sens que "il semble grand et industriel , mais la sauce secrète est de savoir comment nous faisons en sorte que tout fonctionne de manière robuste." Sur un grand écran, nous avons vu un bloc de la taille d'une voiture se déplacer d'avant en arrière sur un chariot alors que des capteurs recueillaient des données sur l'usure.

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Dehors, Piconi et moi sommes allés chercher le chariot que nous avions vu sur l'écran. Nous passons devant de grands blocs de compositions diverses, comme si nous étions sur un chantier de construction de pyramides, avant de tomber sur Vahe Gabuchian, l'ingénieur d'essai qui contrôlait le chariot. Il avait étudié la mécanique de la fracture à Caltech et voulait savoir si l'un des composants se fissurerait pendant des milliers de kilomètres de roulement et de vibration. À proximité, une structure de quatre étages composée de poutres en I offrait un petit aperçu de ce à quoi pourrait ressembler un EVx final. L'entrepôt, s'il fonctionne, sera un puzzle mouvant. Le logiciel devra orchestrer les mouvements des ascenseurs et des chariots pour maintenir une puissance constante à mesure que les blocs accélèrent, décélèrent et sont soulevés et abaissés.

L'ingénieur principal en mécanique d'Energy Vault, Al Sokhanvari, est venu. Il avait passé trente ans à réaliser des projets aérospatiaux pour la NASA et la Defense Advanced Research Projects Agency, et avait aidé à construire la fontaine du Bellagio, à Las Vegas. ("Mais c'est le plus cool, vous devez l'admettre", a déclaré Piconi.) Dans un sens, un bâtiment EVx serait comme une fontaine, mais avec des blocs de terre circulant au lieu d'eau. Lorsqu'il stockait beaucoup d'énergie, l'entrepôt était lourd, avec plusieurs tonnes de blocs aux étages supérieurs ; les blocs couleraient vers le bas lorsque le courant serait coupé. "Vous devez donc en faire quelque chose qui respire réellement avec des poids entrant et sortant", a déclaré Sokhanvari. Un tel bâtiment serait comme "une chose vivante".

Développer le stockage de l'énergie est risqué. Contrairement à Quidnet, Energy Vault est coté en bourse ; il a une capitalisation boursière de plus d'un milliard de dollars, mais son avenir est incertain. La technologie en est encore à ses débuts et il peut être difficile de dire dans quelle mesure l'enthousiasme suscité par l'entreprise reflète l'art de la vente, par opposition à une ingénierie viable. Personne n'a construit une installation comme EVx auparavant, et le système contient des pièces mobiles qui pourraient tomber en panne plus que prévu. Venkat Srinivasan, le directeur d'ACCESS, a noté que les batteries lithium-ion sont portables et, surtout, fiables. "Si vous travaillez sur le réseau, la fiabilité est numéro 1, 2 et 3, n'est-ce pas ?" il a dit. Les services publics veulent des produits et des entreprises qui disposent d'une décennie de données derrière eux. Les investisseurs investissent beaucoup d'argent dans les nouvelles entreprises énergétiques, mais "certains de ces paris ne se dérouleront pas comme nous le pensons", a-t-il déclaré. "Il y aura plusieurs raisons à cela. Certaines d'entre elles pourraient être technologiques, mais c'est aussi l'exécution."

Les batteries Li-ion, malgré leurs défauts, sont une quantité connue. La méthode développée par Energy Vault ne l'est pas. Pourtant, l'entreprise n'est pas la seule à poursuivre ce qu'on appelle le "stockage par gravité". Gravitricity, basée en Ecosse, a récemment conclu une démonstration qui impliquait de soulever un bloc de cinquante tonnes dans une tour, deux étages à la fois ; il prévoit maintenant de soulever et d'abaisser des blocs simples de mille tonnes à l'intérieur de puits de mine désaffectés. Deux autres sociétés, Gravity Power, en Californie, et Gravity Storage GmbH, à Hambourg, visent à placer un poids massif au fond d'un puits, puis à pomper de l'eau en dessous pour le soulever. Pour retirer de l'énergie, ils laisseront le poids pousser l'eau dans un tuyau et à travers une turbine. RheEnergise, basée à Montréal, a proposé une autre version de l'hydroélectricité pompée, centrée sur un fluide inventé par l'entreprise appelé R-19, qui est deux fois et demie plus dense que l'eau; son système déplacera le fluide entre les réservoirs en haut et en bas d'une pente. Les travaux sont encore au stade du financement participatif.

Tout comme vous pouvez stocker de l'énergie potentielle en soulevant un bloc dans l'air, vous pouvez la stocker thermiquement, en chauffant des choses. Les entreprises stockent la chaleur dans le sel fondu, les roches volcaniques et d'autres matériaux. Des batteries géantes, basées sur des procédés chimiques renouvelables, sont également utilisables. Dans les batteries dites à flux, les réservoirs peuvent être utilisés pour gérer les électrolytes, qui maintiennent une charge. Dans le stockage de l'hydrogène, l'électrolyse est utilisée pour séparer l'hydrogène de l'oxygène dans l'eau ; l'hydrogène est ensuite mis en cache sous terre, ou dans des réservoirs hors sol, sous forme de gaz ou de liquide ou d'une partie de l'ammoniac. Lorsqu'il est recombiné avec de l'oxygène dans une pile à combustible, il forme à nouveau de l'eau et libère de l'électricité.

Srinivasan m'a dit qu'il regardait souvent de nouvelles propositions et pensait : "Hé, ça pourrait faire partie de la solution." Litzelman, du ministère de l'Énergie, a déclaré que la gamme d'idées poursuivies "suggère que personne n'a trouvé une combinaison qui réponde à toutes les exigences - très faible coût, production à grande échelle, hautes performances". Dans un scénario probable, de nombreuses technologies proliféreront, chacune résolvant un problème différent. Certains amélioreront Dunkelflaute. D'autres aideront le réseau à éviter la congestion ou à retenir l'énergie afin qu'elle puisse être achetée et vendue. D'autres encore assureront la "qualité de l'alimentation", en lissant les fluctuations électriques d'une seconde à l'autre. Une technologie de lissage actuellement utilisée est le volant d'inertie : dans les versions avancées, des masses de métal pesant une tonne ou plus lévitent dans le vide au moyen d'aimants, car des moteurs électriques les font tourner des dizaines de milliers de fois par minute. Des générateurs les ralentissent alors, récupérant leur énergie. ("La grille adore faire tourner le métal", m'a dit un ingénieur.)

Litzelman pense que les systèmes de stockage d'énergie finiront par réduire le coût global de la décarbonisation, mais a reconnu qu'ils pourraient ne pas être faciles à vendre. "La grille, entre guillemets, n'est pas un client", aime à dire un de ses collègues. Les vrais clients sont les producteurs d'électricité indépendants, les services publics et les entreprises qui exploitent des usines ou des centres de données. L'un des défis est de savoir qui paie quoi. Il importe également de savoir dans quelle mesure une solution s'intègre au réseau, et cela dépend de nombreux facteurs. Jaramillo, de Form, la société de batteries fer-air, a déclaré: "Vous ne pouvez pas regarder une fiche technique et la comparer à une autre fiche technique et dire:" Ah, meilleure efficacité aller-retour, celle-ci est meilleure. " Son entreprise a utilisé des modèles informatiques qui s'appuient sur des données sur la météo et les marchés pour déterminer comment ses technologies pourraient s'adapter. Jaramillo se trouve avoir une maîtrise en théologie, une discipline qui, selon lui, était étonnamment utile pour comprendre les systèmes de stockage d'énergie. "Tous les systèmes de stockage ont des compromis", a-t-il déclaré. "Ce n'est pas si différent des humains. Je suis loin d'être parfait. Je suis très heureux en mariage uniquement parce que ma femme a tendance à ne pas se soucier autant de mes défauts que quelqu'un d'autre." L'important est que tout s'emboîte.

C'est en partie parce que le stockage renforce l'ensemble du réseau qu'il a trouvé un large soutien politique. Les technologies de stockage d'énergie "sont neutres quant à la source de carburant", m'a dit Leah Stokes, politologue à l'Université de Californie à Santa Barbara. Ils "peuvent stocker n'importe quel type d'énergie, propre ou sale". Le stockage peut devenir une question partisane s'il commence clairement à aider les énergies renouvelables à menacer les combustibles fossiles. "La politisation de la politique climatique et énergétique vient des entreprises de combustibles fossiles qui donnent d'énormes sommes au Parti républicain", a déclaré Stokes. "Ce n'est pas une sorte de clivage idéologique. C'est fondamentalement une question matérielle." Pour le moment, la politique de stockage existe dans ce que Stokes appelle le "brouillard de la promulgation", où les technologies sont si nouvelles que nous ne pouvons pas encore identifier leurs plus grands bénéficiaires. Inévitablement, il y aura des perdants, même si en tant que société – et planète – nous sortons gagnants.

La grille dans son ensemble peut ne jamais être perfectionnée. Nous ne pourrons peut-être jamais nous éloigner des technologies avec des sous-produits indésirables ; nous pouvons toujours compter en partie sur les combustibles fossiles et l'énergie nucléaire, soutenus par des batteries Li-ion et des centrales de « pointe » au gaz naturel, utilisées en période de forte demande. Mais il est également possible d'envisager un avenir dans lequel une partie de la technologie fonctionne et où le monde est remodelé par une combinaison d'énergie renouvelable et de stockage renouvelable. Dans un tel monde, les éoliennes et les parcs solaires se répandront sur les champs et les côtes, tandis que les centrales géothermiques tireront leur énergie d'en bas. Pendant ce temps, dans les grottes et les réservoirs, l'hydrogène et l'air comprimé vont et viennent. Dans les zones industrielles, les entrepôts énergétiques vibreront au gré des mouvements de masse. Dans les zones rurales, l'eau sera entraînée sous terre puis jaillira. Lorsque le soleil se lève et que le vent se lève, le réseau inhale et l'électricité est économisée. Pendant le marasme, le réseau expirera, acheminant l'énergie vers les usines, les maisons, les bureaux et les appareils. Au lieu de brûler des choses mortes, sous forme de combustibles fossiles, nous créerons et stockerons de l'énergie de manière dynamique, dans un système vivant.

A mon retour de Suisse, je me suis promené. Le soleil réchauffait mon visage et je clignais des yeux dans la brise. Il y a vingt ans, il semblait inconcevable à beaucoup de gens que la lumière du soleil et le vent puissent fournir suffisamment d'énergie pour répondre à nos besoins. Lentement, nos intuitions ont évolué pour s'adapter aux énergies renouvelables. Une révision similaire pourrait venir pour le stockage renouvelable. Levant les yeux, j'ai vu des nuages ​​suspendus dans le ciel, au bord de la pluie; ils étaient une banque d'énergie potentielle. Sous mes pieds, j'imaginais le sol plongeant légèrement sous le poids de la ville, prêt à rebondir. La nature peut nous aider à produire de l'énergie. Peut-être que cela peut aussi nous aider à nous y tenir. ♦