Les trois principaux besoins des batteries de stockage d'énergie sont les suivants : la sécurité est le plus critique.
Le stockage électrochimique de l'énergie est considéré comme la principale forme de stockage d'énergie dans les futurs réseaux électriques. Les batteries et les systèmes de stockage d'énergie par piles (PCS) représentent la part la plus importante de la chaîne de valeur et les principaux obstacles à son développement. Les exigences fondamentales résident dans une sécurité élevée, une longue durée de vie et un faible coût. La sécurité est primordiale. Certains experts du secteur affirment que, malgré le développement rapide des centrales de stockage électrochimique, les problèmes de sécurité constituent un frein à leur déploiement à grande échelle. Les explosions survenues dans les centrales de stockage d'énergie de Pékin et du projet de stockage d'énergie de Tesla en Australie ont également sonné l'alarme pour l'ensemble du secteur.
À cette fin, les Orientations relatives à l'accélération du développement des nouvelles technologies de stockage d'énergie préconisent l'établissement de normes et d'un système de gestion de la sécurité, le renforcement de la gestion de la sécurité incendie et le strict respect des principes fondamentaux de sécurité. Elles encouragent également les progrès continus en matière de sécurité élevée, de faible coût, de fiabilité élevée et de longue durée de vie, et visent à renforcer la recherche sur la sécurité des technologies de stockage électrochimique de l'énergie. La Commission nationale du développement et de la réforme et le Conseil national de l'énergie ont élaboré un projet de « Mesures provisoires pour la gestion sûre des installations de stockage électrochimique de l'énergie », qui a été soumis à consultation publique le 24 août afin de renforcer la gestion de la sécurité du stockage d'énergie.
Points forts de la batterie nickel-métal-hydrure : sécurité élevée et longue durée de vie
Les données de l'Association chinoise de l'industrie des batteries montrent que les batteries nickel-hydrure métallique offrent une sécurité élevée, une longue durée de vie, une électrode positive composée de sphères de nickel et un matériau actif d'électrode négative supporté par un alliage de stockage d'hydrogène. Ce matériau est relativement stable et son électrolyte aqueux présente de bonnes propriétés ignifuges, éliminant ainsi tout risque d'explosion ou d'incendie. La densité énergétique de la batterie atteint 140 Wh/kg et sa durée de vie peut atteindre 3 000 cycles, voire plus de 10 000 cycles de charge/décharge à faible profondeur. Elle peut être utilisée plus de 10 000 fois et maintenir un taux de charge/décharge élevé dans un environnement de -40 °C à 60 °C. Les ventes mondiales de véhicules hybrides Toyota (HEV) ont dépassé les 18 millions d'unités, largement équipées de batteries nickel-hydrure métallique. Aucun cas d'incendie de batterie n'a été recensé, confirmant ainsi la haute sécurité de ces batteries.
De plus, la charge et la décharge des batteries correspondent à la conversion d'énergie chimique en énergie électrique, et la température influe fortement sur la réaction chimique. Les centrales de stockage d'énergie étant majoritairement situées en extérieur, la plupart des types de batteries sont sensibles à l'environnement et à la température, ce qui limite leur emplacement et réduit l'efficacité du stockage d'énergie. Les batteries nickel-hydrure métallique présentent une excellente efficacité de charge et de décharge à très basse et haute température, ce qui permet une plus grande flexibilité et une meilleure accessibilité pour l'implantation des centrales de stockage, ainsi qu'une performance globale accrue. Cet atout constitue un avantage concurrentiel majeur dans la compétition entre les différentes technologies de batteries.
En effet, l'utilisation des batteries nickel-hydrure métallique dans le stockage d'énergie a déjà fait ses preuves. En 2020, la société Nilar, spécialisée dans les batteries nickel-hydrure métallique, a bénéficié d'un investissement de 47 millions d'euros de la Banque européenne d'investissement. Nilar se concentre sur l'intégration de la production et du stockage d'énergie renouvelable, l'alimentation de secours et la recharge des véhicules électriques. Cet investissement vise à favoriser l'intégration de l'entreprise sur le marché des batteries pour les applications résidentielles, commerciales, industrielles et les infrastructures de réseau. Selon la revue Frontiers in Polymer Science, l'équipe du professeur Yi Cui de l'université de Stanford a développé une batterie nickel-hydrure métallique (Ni-MH) pour les applications de stockage et de production d'énergie renouvelable à grande échelle. Cette batterie présente de nombreux avantages : durée de vie extrêmement longue, absence de risque d'incendie ou d'emballement thermique, maintenance réduite, bon comportement à basse température et faible coût. L'équipe de Cui construira une unité pilote d'une capacité de stockage de 2 mégawatts en 2021 et prévoit de multiplier cette capacité par 20 d'ici 2022.
Date de publication : 24 août 2023
