Le Magnésium au secours des énergies nouvelles ?

25 Novembre 2012

Dans les articles des 13, 16, et 20 Novembre, nous avons tenté de mettre en lumière le problème majeur des énergies Solaire et Eolienne ( ENR), lié à leur caractère intermittent. Il apparaît que ces énergies ne pourront se développer significativement qu’à la condition de disposer de structures de stockage de masse de l’électricité.

Le challenge des ENR n’est donc plus vraiment le développement des moyens de capture ( Panneaux solaires, éoliennes, centrales solaires thermiques à concentration, etc…). Ces moyens existent, il faut les perfectionner évidemment comme pour toutes les applications nouvelles, mais les technologies de base sont disponibles.

Cependant, le challenge environnemental demeure. Il ne sera pas facile de faire accepter par les populations l’envahissement du paysage par les éoliennes, et/ou par les champs de panneaux solaires.

Mais souvent nécessité fait loi.

Le nouveau challenge est maintenant le stockage de l’électricité pour compenser l’intermittence de la production.

Il existe un système de stockage déjà utilisé depuis très longtemps, c’est le pompage/turbinage mis en œuvre partout dans le monde, mais dont la capacité installée est très faible, très inférieure aux besoins créés par les ENR.

Tout naturellement le pompage/turbinage est donc apparu comme le premier candidat au stockage de masse de l’énergie.

Les pays gros consommateurs d’énergie se sont donc engagés dans de vastes programmes de construction de stations de ce type. Là aussi les technologies existent, mais le déploiement des structures se heurte aux obstacles déjà rencontrés par les éoliennes et les panneaux solaires, c’est-à-dire l’emprise foncière et/ou les atteintes à l’environnement.

Ces obstacles apporteront une limite naturelle à l’expansion du procédé, au moins dans les régions fortement peuplées et ayant mis en place un plan de protection des sites naturels et de la biodiversité.

Le pompage/turbinage ne pourra donc résoudre qu’une partie du problème.

Plusieurs procédés complémentaires ont été mis au point, que nous avons déjà cité. On connaît les batteries au Lithium, développées pour l’automobile, mais pouvant également être utilisées pour du stockage à poste fixe. D’autres types de batteries existent, utilisant d’autres combinaisons chimiques, et pouvant constituer des solutions intéressantes. Moins populaires, mais très efficaces, sont les MCP (Matériaux à Changement de Phase), qui permettent de stocker l’énergie sous forme de chaleur réutilisable directement ou à travers une PAC ( Pompe A Chaleur). D’autres dispositifs encore peuvent prendre en charge une partie du stockage: L’air comprimé, les volants à inertie, etc…

Mais un procédé semble appelé à un grand avenir, c’est celui qui utilise l’Hydrogène comme vecteur d’énergie.

Le gaz Hydrogène est déjà largement utilisé dans l’Industrie pour une multitude de besoins. Pour ces utilisations il est produit majoritairement par reformage du Méthane.

Il est habituellement stocké dans des bouteilles soit à très haute pression (700 kg), soit à moindre pression sous forme liquide, mais à très basse température ( - 250 °C) .

Il existe d’autres façons de produire de l’Hydrogène, notamment le craquage de l’eau et l’électrolyse.

Le craquage de l’eau exige de très hautes températures, on envisage de l’utiliser dans les centrales nucléaires pour récupérer une partie de la chaleur perdue. L’hydrogène ainsi produit serait utilisé dans une turbine ad-Hoc.

L’électrolyse de l’eau est un procédé ne nécessitant ni hautes températures, ni hautes pressions. C’est donc un candidat idéal pour obtenir de l’Hydrogène à partir de l’électricité sans faire appel à des technologies sophistiquées.

Cet Hydrogène peut, après stockage, être utilisé soit directement comme combustible propre ( sans CO2), soit retransformé en électricité dans une pile à Hydrogène dont la technologie est maintenant bien maîtrisée.

Cette association de l’électrolyse et de la pile à combustible permet de considérer l’Hydrogène comme un vecteur d’énergie très prometteur.

A condition de savoir stocker ce gaz.

Nous avons déjà évoqué le projet de stockage dans les infrastructures utilisées actuellement pour le gaz naturel. Il est en cours d’expérimentation avec de bonne perspectives d’efficacité.

L’autre procédé qui a le vent en poupe est le stockage dans un matériau solide, comme l’hydrure de magnésium. Par couplage avec une pile à Hydrogène, on réalise une batterie utilisable sur les véhicules ou à poste fixe.

Le Magnésium est un matériau abondant dont les réserves sont considérables. Il existe à l’état d’oxyde ( Magnésie) à hauteur de 4,36% de la masse de la croute terrestre, donc plus abondant que le fer. L’eau de Mer en contient 1,3 kg par tonne.

Ce métal est déjà largement utilisé par l’Industrie, qui en consomme plus de 500 000 tonnes annuellement.

Il existe de nombreux matériaux susceptibles d’adsorber de l’Hydrogène et de le restituer ensuite, mais le Magnésium est l’un des plus intéressants car il est abondant et il permet de travailler dans des conditions de température et de pression raisonnables, compatibles avec des usages grand-public.

Le Magnésium est donc peut-être appelé à jouer un rôle important dans le développement des ENR, au même titre que le Lithium déjà plébiscité pour les batteries de voitures.

Les ressources sont assez bien réparties, mais la Chine reste le principal producteur.

Les produits utilisés dans les installations de stockage seront recyclables puisqu’ils ne sont pas consommés.

Les outils de la révolution énergétique permettront de remplacer les énergies fossiles et de réduire considérablement les émission de CO2, mais ils seront accompagnés de contraintes nouvelles qui devront être acceptées par les populations.