La solution est dans l’air

Texte : Beat Kohler

Georg Tränkl, directeur de l’entreprise 2-4-Energy, qualifie les deux dernières années de parcours du combattant. L’élément déclencheur, le stockage de l’air comprimé, est en soi une technologie connue depuis deux siècles. Les problèmes essentiels sont connus depuis longtemps  la compression de l’air ambiant provoque un échauffement et la détente un refroidissement. Il est donc nécessaire d’ajouter de la chaleur au processus lors de la détente de l’air, c’est du moins ce que l’on pensait jusqu’à présent. Lorsqu’un développeur, ayant construit seul son appareil avec sa petite entreprise, a affirmé avoir résolu ce problème et pouvoir obtenir de l’énergie sans apport de chaleur supplémentaire lors de la détente de l’air, cela a suscité du scepticisme. Il est par conséquent difficile pour lui de trouver les moyens financiers nécessaires d’une part pour une production en série, mais d’autrepart aussi pour le développement ultérieur. Mais Georg Tränkl est convaincu que son système de stockage d’air comprimé fonctionne.

Un principe connu

L’énergie peut être stockée au moyen d’air comprimé. Le principe est simple à comprendre. L’énergie électrique qui n’est pas directement utilisée, par exemple provenant d’installations photovoltaïques, fait tourner un moteur. Celui-ci entraîne un compresseur qui aspire l’air ambiant. En comprimant cet air, sa pression et sa température augmentent. S’il y a un besoin d’énergie, l’air comprimé peut ensuite, selon la conception classique, passer dans une turbine qui entraîne un générateur. L’air se refroidit alors. L’entraînement du générateur fonctionne mieux avec une différence de pression plus élevée. Mais plus la différence de pression est grande, plus la chaleur et le froid dégagés sont importants. Comme le montre le rapport du projet conjoint PNR 70 « tockage d’électricité par compression adiabatique d’air , la recherche a voulu jusqu’à présent aborder cette problématique en sto­ckant également la chaleur produite lors de la compression. Cette chaleur doit être utilisée pour protéger les turbines contre le givrage lors de la détente de l’air. Selon le projet PNR, cela permettrait d’atteindre un rendement de 65 à 75 . L’inconvénient est qu’il s’agirait d’installations à grande échelle et très coûteuses, le compresseur et la turbine devant être fabriqués dans des matériaux coûteux à haute température. Depuis les années 1970 déjà, il existe en Allemagne et aux Etats-Unis de grandes installations de stockage d’air comprimé. Celles-ci résolvent le problème de la formation de glace en réchauffant les turbines avec des combustibles fossiles. Non seulement cela réduit considérablement le rendement global de l’installation, mais c’est également inadapté pour éviter les émissions de CO₂. Le rendement de la centrale à accumulation à air comprimé allemande de Huntorf n’est que de 42 . Plus de la moitié de l’électricité est donc perdue lors de son stockage.

Une solution à un problème central

Avec son entreprise 2-4-Energy, Georg Tränkl a réalisé le projet « ccumulateur d’énergie hydropneumatique à air comprimé . Il a résolu les problèmes d’échauffement massif lors de la compression et de givrage lors de la détente, sans utiliser de matériaux coûteux et sans avoir besoin d’un apport d’énergie externe. Le prototype aurait maintenant été utilisé pendant plusieurs centaines d’heures sans défaillance. Lors de la détente de l’air comprimé pour produire de l’électricité, il n’y a ­jamais eu de givrage, explique l’inventeur. Pour confirmer ses déclarations, il a fait étudier son accumulateur d’air comprimé par la Haute école technique de Regensburg. Celle-ci a déjà rédigé un rapport sur son système et des étudiants poursuivent leurs recherches sur le réservoir d’air ­comprimé en réalisant des modélisations. « ’installation est conçue de telle sorte qu’il n’est plus nécessaire de préchauffer l’air comprimé avant la détente , constate le rapport. Cela permet de contourner ­l’inconvénient majeur de la nécessité d’utiliser des combustibles fossiles. Selon Tränkl, le prototype a un volume de 5 × 2,5 mètres sur une hauteur maximale de 2,5 mètres et une puissance d’environ 5,5 kW. Cette puissance peut être augmentée selon les besoins en modifiant le nombre de cylindres et en augmentant leur cylindrée. Avec cette taille, le prototype convient « omme accumulateur d’énergie décentralisé et saisonnier pour de petites utilisations , écrit la haute école.

Pièces détachées

« e point central est que la température de l’air ou d’un autre gaz ne varie pas de plus de 20°  lors de la compression , explique Georg Tränkl. L’inventeur y parvient grâce à un système hydraulique et pneumatique à plusieurs niveaux. Il veille à ce qu’il n’y ait pas de refroidissement critique lors de la détente. Il a déposé sa nouvelle technologie auprès de l’Office européen des brevets avec un total de 47 revendications. L’examen a montré que toutes ses idées n’avaient encore jamais été déposées. Pour l’inventeur, il était surtout important de prouver la nouveauté de son système de stockage, même si l’obtention du brevet devrait encore prendre des années. Le contrôle de l’installation par le TÜV n’a pas encore été effectué. L’un des principaux avantages de son appareil est sa simplicité. « 5  des pièces qui composent l’installation sont des pièces détachées d’installations existantes , explique l’inventeur. Cela présente également des avantages financiers massifs, car ces pièces prêtes à l’emploi sont bien moins chères que des pièces spécialement conçues. « otre système n’a certes qu’un rendement électrique d’environ 40 , mais les coûts de stockage ne sont que de 0,6 centime/kWh , poursuit Georg Tränkl. De plus, il offre la possibilité d’un couplage sectoriel pour la chaleur et le froid. Il reconnaît que les accumulateurs au lithium, par exemple, ont un rendement électrique beaucoup plus élevé, mais qu’ils coûtent très chers. Actuellement, le kWh d’électricité stocké avec des accumulateurs au lithium coûte environ 25 centimes, si l’on est optimiste. En outre, son appareil présente les mêmes avantages qu’une batterie  un stockage saisonnier est possible.

Le développement se poursuit

Le développement ne s’arrête pas là malgré l’absence, jusqu’à présent, d’un grand investisseur, explique Walter Schiess, collaborateur de 2-4 Energy UG. Dans une prochaine étape, le transfert de chaleur au niveau du cylindre et du piston sera optimisé afin de rendre la température de compression encore plus constante. Parallèlement, cette chaleur doit également être utilisable. « ’objectif est d’obtenir une installation aussi performante que possible , explique Walter Schiess. Les 35  dégagés sous forme de chaleur doivent également être utilisés. Le rendement peut aussi être optimisé lors de la détente de l’air. « ctuellement, l’air sort à l’arrière avec une pression de 2 bars. Nous voulons aussi utiliser cette énergie , explique ­Walter Schiess. La motivation des deux hommes est intacte. « e suis sûr que tout se passera bien et que nous mettrons notre accumulateur sur le marché malgré toutes les résistances et l’adversité , affirme Georg Tränkl avec conviction.

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