La batterie thermique à haute température défie la batterie lithium-ion en matière de prix

Les avancées technologiques dans le domaine du stockage d’énergie ouvrent la voie à des alternatives révolutionnaires aux batteries lithium-ion traditionnelles. Parmi les entreprises pionnières, Fourth Power se distingue avec sa technologie de stockage d’énergie à ultra-haute température, surnommée « sun in a box ». Cette approche promet non seulement une réduction spectaculaire des coûts par rapport aux batteries lithium-ion, mais également une puissance et une efficacité accrues dans le stockage thermique.

La technologie « sun in a box » de Fourth Power

Fourth Power rejoint d’autres entreprises du Massachusetts, telles qu’Antora Energy, soutenues par le fonds Breakthrough Energy Ventures de Bill Gates, qui explorent également des solutions de stockage d’énergie thermique. Fourth Power affirme que sa solution thermique est plus de dix fois moins chère que les batteries lithium-ion actuelles, tout en surpassant la plupart des batteries thermiques sur le marché. 

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Au cœur de cette technologie se trouve l’utilisation de gros blocs de graphite, un matériau abordable et abondant, pour stocker l’énergie à des températures exceptionnellement élevées, atteignant jusqu’à 2 500 °C. Le transfert d’énergie s’effectue à l’aide d’étain liquide, à une température relativement basse de 232 °C, grâce à une pompe en céramique conçue par le fondateur de la société, le Dr Asegun Henry et qui détient un record mondial Guinness.

Les métaux liquides peuvent détruire les pompes métalliques à des températures supérieures à 1 000 °C, mais M. Henry affirme que sa conception en céramique fonctionne sans problème jusqu’à des températures proches de celles de la surface du Soleil.

Récupération d’énergie innovante

Fourth Power vise à concurrencer les batteries lithium-ion sur le marché du stockage d’énergie à l’échelle du réseau, en mettant l’accent sur des durées de stockage courtes allant de 5 à 10 heures. L’idée est de stocker l’énergie solaire excédentaire générée pendant la journée pour la réinjecter dans le réseau lors des périodes de faible production la nuit. La technologie vise également des périodes de stockage prolongées allant jusqu’à 100 heures, ce qui serait particulièrement utile lors de conditions météorologiques défavorables et de faible production d’énergie renouvelable sur plusieurs jours. 

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Le processus de récupération de l’énergie dans le système de Fourth Power est tout aussi innovant. À travers un réseau de tuyauterie en graphite, l’étain liquide surchauffé transfère la chaleur aux blocs de graphite, et cette chaleur est ensuite acheminée vers un système de récupération d’énergie. 

L’énergie est acheminée vers un système de récupération d’énergie via des cellules thermophotovoltaïques (TPV), qui captent la lumière intense émise par les tuyaux chauffés à blanc. Ces cellules TPV, développées par le Dr Henry et son équipe du MIT, sont hautement efficaces dans l’extraction d’énergie thermique et fonctionnent de manière optimale avec le système de stockage thermique de Fourth Power.

Efficacité et défis de la technologie

Fourth Power indique que son objectif pour ces batteries thermiques est une efficacité énergétique aller-retour d’environ 50 %, ce qui est dérisoire par rapport à l’efficacité bien plus grande d’un grand réseau de batteries au lithium. Cela semble également impliquer une amélioration significative du côté des TPV, étant donné que le record atteint en 2022 était plus proche de 41 %.

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Cependant, des défis subsistent, notamment le besoin de perfectionner les TPV pour atteindre des niveaux d’efficacité plus élevés, en particulier pour le stockage à long terme. Il est prévu que le système perde 1 % de l’énergie stockée par jour. Malgré cela, Fourth Power est convaincue que sa technologie offre un avantage financier indéniable, avec une estimation de coût inférieure à 25 dollars par kilowattheure, comparée aux 330 dollars d’une batterie au lithium.

La société a récemment levé 19 millions de dollars en série A, avec la participation de Breakthrough Energy Ventures et du Black Venture Capital Consortium. Ces fonds sont destinés à la construction d’un prototype de 1 mégawattheure près de Boston, prévu pour 2026. Malgré son positionnement sur le marché après d’autres acteurs, Fourth Power est confiante dans sa capacité à fournir une solution de stockage d’énergie thermique compétitive d’ici cette date.