Batteries thermiques : Briques chaudes vs lithium

La technologie silencieuse qui transforme l’électricité verte bon marché en chaleur industrielle 24h/24

Les fours à ciment, les hauts fourneaux, les séchoirs alimentaires (presque toutes les usines) dépendent de la chaleur haute température, et cette chaleur provient principalement de la combustion de combustibles fossiles. La chaleur des procédés industriels ajoute plus de carbone dans l’air que toutes les voitures particulières sur Terre. Les moteurs électriques ont été faciles à verdir, mais les chaudières et les fours sont restés récalcitrants.

Entrez la batterie thermique, une gigantesque “éponge à chaleur” faite de briques spéciales ou de sels. Elle absorbe l’électricité renouvelable bon marché chaque fois que le réseau est abondant, puis restitue cette chaleur exactement quand la ligne de production l’exige. Les premières unités fonctionnent déjà 24h/24 dans les usines de ciment, spiritueux et produits chimiques, réduisant les factures de combustible sans les risques d’incendie, les problèmes de chaîne d’approvisionnement ou les casse-têtes de recyclage liés aux batteries lithium-ion.

Pourquoi les usines ont besoin de nouveaux systèmes de stockage

Les usines qui s’engagent vers le zéro net apprennent rapidement une dure vérité : les moteurs et l’éclairage sont de la petite bière, mais les chaudières qui représentent 70% de leur demande énergétique dépendent encore du charbon ou du gaz. L’électricité renouvelable est variable, et les batteries conventionnelles ont été conçues pour restituer de l’électricité, pas de la vapeur. Cela signifie des radiateurs supplémentaires, du câblage supplémentaire et des packs surdimensionnés qui font vaciller l’économie.

Les batteries thermiques évitent ce problème en stockant l’énergie directement sous forme de chaleur. Elles évitent le détour électricité-vapeur et fonctionnent avec des matériaux robustes et abondants comme la brique et l’acier. Le résultat : des coûts initiaux moins chers et une efficacité de “cycle complet” plus élevée quand l’objectif est la chaleur, pas les électrons.

Comment fonctionne une batterie thermique (en français simple)

• Charge : De grandes bobines électriques réchauffent des piles de briques techniques (ou sel fondu) jusqu’à ce qu’elles rougeoient.
• Stockage : Les briques restent dans une boîte isolée, conservant cette chaleur pendant des heures (ou même des jours) avec une perte minimale.
• Décharge : Quand l’usine a besoin de vapeur ou d’air chaud, un simple ventilateur souffle à travers la boîte et ressort brûlant, prêt à alimenter la ligne de production.

C’est tout. Pas de produits chimiques exotiques, pas de pièces mobiles au-delà d’un ventilateur, et rien à user. Parce que les briques ne changent jamais de phase, elles peuvent répéter le cycle des milliers de fois sans s’affaiblir.

Une note rapide sur les versions thermochimiques

Certains laboratoires vont plus loin, utilisant des sels qui absorbent ou libèrent de la chaleur par une réaction chimique réversible. Pensez-y comme un “cristal de chaleur” rechargeable. Ces prototypes peuvent stocker deux à trois fois plus d’énergie dans la même empreinte (pratique où l’espace est limité) mais ils sont encore pré-commerciaux. Les conceptions à base de briques sont ce que vous pouvez acheter aujourd’hui.

Vérification des coûts : batteries thermiques vs lithium-ion

Même si les prix des packs lithium tombent à 100 € par kWh, l’ajout de radiateurs et d’équipements de sécurité fait remonter le coût total du système. Les briques, quant à elles, proviennent des mêmes fours utilisés pour la construction de maisons (aucune pénurie d’approvisionnement en vue).

Avantages en matière de sécurité et de durée de vie

La faiblesse du lithium-ion est que les batteries thermiques transforment déjà le surplus d’éolien et de solaire en chaleur de procédé fiable de 200°C-1200°C pour 85-210 $ par kWh installé, battant généralement le lithium-ion sur le prix.

Un module de briques peut continuer à fonctionner pendant plus de 40 ans sans baisse de performance, donc les usines évitent le remplacement de batterie tous les quatre à six ans qui gonfle les coûts totaux.

Des études indépendantes montrent maintenant que le stockage thermique peut sous-coter l’hydrogène et les chaudières électriques directes sur le coût nivelé de la chaleur industrielle, donnant à l’industrie lourde une première étape facile vers les objectifs zéro net. Une chaudière à gaz de température moyenne avec une batterie de briques chargée par les renouvelables peut réduire les émissions de CO₂ sur site jusqu’à 80% maintenant, et 100% une fois que l’alimentation de charge est entièrement verte.

Pilotes du monde réel que vous pouvez visiter

• Ciment : Une usine thaïlandaise remplace le charbon par une batterie de briques à 1100°C pour alimenter son four.
• Whisky : La distillerie Kentucky de Diageo utilisera des batteries thermiques pour la vapeur, visant une réduction de CO₂ de 50% cette décennie.
• Produits chimiques : Un site européen ajoute une batterie de 20 MW pour maintenir les boucles d’huile thermique chaudes sans brûler de gaz.

Ces projets sont passés du plan à l’exploitation en moins de 18 mois, prouvant que la technologie est plug-and-play.

Obstacles encore à franchir

1. Les codes de conception communs ne sont que maintenant en cours de rédaction, donc chaque projet nécessite une ingénierie sur mesure.
2. Les incitations se concentrent souvent sur le stockage d’électricité, laissant la chaleur de côté. Des ajustements politiques pourraient accélérer l’adoption.
3. La plomberie de retrofit effraie encore certains ingénieurs d’usine, mais les premiers adoptants fournissent des modèles que d’autres peuvent copier.

La route à venir

Les analystes s’attendent à ce que les batteries thermiques dépassent 150 GW thermiques dans le monde d’ici 2030. La R&D en cours sur de meilleures briques et une isolation moins chère pourrait faire chuter la chaleur livrée en dessous de 10 € par MMBtu, battant même le gaz naturel bon marché d’aujourd’hui dans certaines régions.

Si votre entreprise rédige un plan de décarbonisation, demandez aux fournisseurs une étude de site. Cartographiez votre demande de chaleur horaire, comparez les batteries thermiques avec l’hydrogène et l’électricité directe, et vérifiez à quelle vitesse les chiffres basculent quand vous ajoutez du solaire ou de l’éolien bon marché.

Trois choses à retenir

• Adaptez la technologie à la température : Les briques fonctionnent à partir de 300°C. Les sels ou matériaux à changement de phase gèrent les gammes inférieures.
• Comptez la durée de vie, pas le prix d’étiquette : Une batterie de 40 ans bat deux ou trois remplacements lithium.
• Utilisez l’électricité en heures creuses : Charger quand les prix de l’électricité s’effondrent peut transformer votre budget chaleur en flux de revenus.