L'adéquation de certaines de ces technologies de batteries de pointe sera probablement évaluée sur la base de l'application finale des projets de stockage de batteries en cours – stockage d'électricité pour le réseau ou leur utilisation dans des véhicules électriques ( VE). (Fichier photo)
Avec au moins trois projets à grande échelle liés au stockage d'énergie en cours de planification en Inde, de nouvelles technologies de batteries cellulaires chimiques avancées qui pourraient potentiellement permettre aux écosystèmes de stockage de batteries de se diversifier loin de la formule lithium-ion établie et d'augmenter le seuil de viabilité offrent un éventail de possibilités options aux décideurs politiques. L'adéquation de certaines de ces technologies de batteries de pointe sera probablement évaluée en fonction de l'utilisation finale des projets de stockage de batteries en cours — stockage d'électricité pour le réseau ou leur utilisation dans les véhicules électriques (VE).
Alors que les décideurs politiques de Niti Aayog et du ministère de l'Énergie maintiennent que l'écosystème lithium-ion bien établi continuera probablement d'être le pilier des projets qui sont sur le point d'être déployés, il y a maintenant un nouvel élan pour examiner ces nouveaux des percées technologiques dans une perspective d'amélioration de la viabilité et de l'utilisation finale tout en rédigeant de nouvelles propositions de projets. Les nouvelles technologies comprennent une nouvelle batterie rechargeable fer-air développée par une start-up américaine pour le stockage du réseau électrique qui promet de fournir de l'énergie à moins d'un dixième du coût des batteries lithium-ion, ainsi que des batteries à semi-conducteurs qui utilisent alternatives aux solutions aqueuses d'électrolyte – une innovation qui pourrait réduire le risque d'incendie, augmenter considérablement la densité énergétique et potentiellement ne prendre que 10 minutes pour charger une batterie, réduisant ainsi le temps de recharge de deux tiers — est exploré par la mobilité.
Le gouvernement indien a déjà commencé à travailler sur un plan pour un projet d'environ 4000 mégawattheures (MWh) de système de stockage de batteries à l'échelle du réseau dans les centres de répartition de charge régionaux (RLDC) qui contrôlent le réseau électrique du pays, principalement pour équilibrer les aléas de la production renouvelable. En dehors de cela, Reliance Industries Ltd a récemment annoncé son intention de mettre en place une usine de stockage d'énergie Giga tandis que la société d'État NTPC Ltd a lancé un appel d'offres mondial pour un projet de stockage de batteries à l'échelle du réseau.
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Le grand projet de stockage de batteries à l'échelle du réseau du ministère de l'Énergie de l'Union est envisagé comme un mécanisme d'intervention visant à contrebalancer toute forte fluctuation de la fréquence du réseau en raison des énergies renouvelables, une partie de la capacité envisagée devant être réservée à titre auxiliaire aux contrôleurs du réseau, et une partie à mettre à la disposition du porteur de projet pour être valorisée commercialement en stockant de l'énergie en heures creuses et en puisant dans les heures de pointe. Les méga stockages de batteries devraient contribuer à la stabilité des réseaux électriques indiens, étant donné la nature intermittente de l'électricité produite à partir de sources renouvelables telles que l'énergie solaire et éolienne. Posoco, l'opérateur du réseau électrique indien, gère le réseau par le biais du Centre national de répartition des charges et d'une combinaison de cinq RLDC et de 33 centres de répartition des charges d'État. Le stockage est prévu au niveau des RLDC pour gérer la part croissante des énergies renouvelables dans le mix de production électrique du pays, qui représente désormais une capacité de 142 GW — soit environ 37 % de la capacité de production installée totale du pays.
Outre ce projet, d'autres branches du gouvernement sont actives dans ce domaine. Le Département des sciences et de la technologie a lancé un programme « Matériaux pour le stockage de l'énergie » et « Matériaux pour la conservation de l'énergie et plate-forme de stockage », et a créé des centres sur les batteries et les supercapacités avec l'Indian Institute of Technology Bombay et l'Indian Institute of Science respectivement, pour développer matériaux énergétiques pour des dispositifs de stockage d'énergie électrochimiques efficaces. Cela s'ajoute au soutien du ministère des Énergies nouvelles et renouvelables à un vaste programme de recherche et de développement sur le stockage de l'énergie.
Parmi les nouvelles technologies révolutionnaires à l'échelle mondiale, l'une d'entre elles a été annoncée en juillet par la société américaine Form Energy Inc. — une batterie fer-air rechargeable capable de fournir de l'électricité pendant 100 heures à un coût de système prétendument compétitif avec les centrales électriques conventionnelles et à moins de 1/10e du coût du lithium-ion. Selon la société basée dans le Massachusetts, sa batterie frontale — un stockage de batterie à l'échelle d'un service public ou à l'échelle du réseau qui peut être connecté directement à un réseau de distribution ou de transmission ou à des actifs de production d'électricité — ; peut être utilisé en continu pour assurer le fonctionnement 24 heures sur 24 d'un réseau électrique renouvelable. « Nous avons procédé à un vaste examen des technologies disponibles et avons réinventé la batterie fer-air pour l'optimiser pour le stockage d'énergie sur plusieurs jours pour le réseau électrique », selon Mateo Jaramillo, PDG et co-fondateur de Form Energy. “Avec cette technologie, nous nous attaquons au plus grand obstacle à une décarbonation profonde : rendre l'énergie renouvelable disponible quand et où elle est nécessaire, même pendant plusieurs jours de conditions météorologiques extrêmes ou de pannes de réseau.”
La batterie exploite le concept de « rouille réversible » ; — la batterie utilise l'oxygène de l'air et convertit le fer métallique en rouille lors de la décharge, et lors de la charge, l'application d'un courant électrique transforme la rouille en fer et la batterie libère de l'oxygène dans l'air. Mais le problème avec la technologie concerne la taille et le poids de la batterie, ce qui rend son application peu pratique dans les véhicules électriques, l'un des domaines d'utilisation les plus importants des batteries. En cas de stockage en réseau, cependant, cela fonctionne bien car la taille de la batterie n'est pas un problème majeur — chaque unité de batterie de Form Energy a à peu près la taille d'un petit réfrigérateur, qui est ensuite rempli d'un électrolyte à base d'eau ininflammable. À l'intérieur de l'électrolyte liquide, des piles de cellules de 10 à 20 mètres comprenant des électrodes de fer et des électrodes à air sont placées. Pour créer un système de stockage à grande échelle, Form Energy dit qu'il espère regrouper des milliers de batteries dans des blocs d'alimentation modulaires à l'échelle du mégawatt, qui doivent être installés dans des boîtiers protégés de l'environnement. Parmi ses bailleurs de fonds figurent le fonds d'innovation XCard d'ArcelorMittal, tandis que le Wall Street Journal a rapporté en juillet que Form Energy avait également Breakthrough Energy Ventures – un fonds d'investissement climatique dont les investisseurs incluent le co-fondateur de Microsoft Bill Gates et le fondateur d'Amazon Jeff Bezos – le soutenir.
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L'autre technologie vraiment prometteuse concerne les batteries à semi-conducteurs qui utilisent des alternatives aux solutions aqueuses d'électrolyte – une innovation qui pourrait réduire le risque d'incendie, augmenter considérablement la densité énergétique et ne prendre que 10 minutes pour charger un VE, réduisant ainsi le temps de recharge de deux. tiers. Ces cellules peuvent prolonger la distance de conduite d'un véhicule électrique compact tout en conservant de l'espace pour les jambes – un bond en avant dans la technologie des batteries, en particulier pour les applications axées sur la mobilité. Malgré les améliorations apportées aux batteries lithium-ion au cours de la dernière décennie, les longs temps de charge et la faible densité énergétique restent des obstacles. Alors que les batteries Li-ion sont considérées comme suffisamment efficaces pour des applications telles que les téléphones et les ordinateurs portables, dans le cas des véhicules électriques, ces cellules n'ont toujours pas la portée qui en ferait une alternative viable aux moteurs à combustion interne.
Le des alternatives sont encouragées à l'échelle mondiale pour obtenir des options plus optimales :
# la batterie à semi-conducteurs de Toyota :Parmi les quelque 1 000 brevets mondiaux concernant les batteries à semi-conducteurs, Toyota arrive en tête de liste. Le constructeur automobile japonais tente de reprendre l'avance des Chinois, qui sont actuellement les leaders des batteries Li-ion – avec le Nigde, Contemporary Amperex Technology Co. Ltd, dont le siège est en Chine, le plus grand fournisseur mondial de batteries lithium-ion et Shanghai Energy détrônant le Japon Asahi Kasei en matériau séparateur de batterie. Toyota prévoit d'être la première entreprise à vendre un véhicule électrique équipé d'une batterie à semi-conducteurs et dévoilera un prototype cette année. Nissan aussi est dans la mêlée.
#Technologie de la batterie Apple :Au cours des quinze derniers jours de 2020, Apple Inc a déclaré qu'elle allait de l'avant avec la technologie des voitures autonomes et visait 2024 pour produire un véhicule de tourisme. Alors que les rumeurs bourdonnaient pendant un certain temps, le sous-texte laissait entendre un indice : la technologie de batterie « révolutionnaire » d'Apple serait un rouage essentiel dans son objectif de construire un véhicule personnel pour le marché de masse. Au cœur de la stratégie d'Apple se trouve une nouvelle conception de batterie qui pourrait « radicalement » réduire le coût des batteries et augmenter l'autonomie du véhicule, selon une personne citée par Reuters qui était au courant de la conception de la batterie d'Apple.
# La batterie à semi-conducteurs de QuantumScape : la start-up californienne de batteries QuantumScape Corp. est considérée comme une autre perspective extrêmement brillante. Fondé par des scientifiques de l'Université de Stanford il y a dix ans et avec le soutien financier de Volkswagen AG, QuantumScape est l'un des principaux développeurs de batteries au lithium métal à semi-conducteurs pour les véhicules électriques.
Les efforts antérieurs pour créer un séparateur à l'état solide (électrolyte) capable de fonctionner avec du lithium métal ont dû faire des compromis sur les autres aspects de la batterie tels que la durée de vie, la température de fonctionnement, la charge cathodique et les dépôts excessifs de lithium sur l'anode. QuantumScape semble avoir contourné cela, et son utilisation d'une technologie de séparateur à l'état solide élimine la réaction secondaire entre l'électrolyte liquide et le carbone dans l'anode des cellules lithium-ion conventionnelles.
L'appréciation de la technologie est venue du Dr Stanley Whittingham, co-inventeur de la batterie Li-ion et lauréat du prix Nobel de chimie 2019, qui a déclaré : « La partie la plus difficile dans la fabrication d'une batterie à semi-conducteurs fonctionnelle est la nécessité de répondre aux exigences d'une densité d'énergie élevée, d'une charge rapide, d'une longue durée de vie et d'un fonctionnement sur une large plage de températures… Si QuantumScape peut mettre cette technologie en production de masse, elle a le potentiel de transformer l'industrie. Volkswagen prévoit de lancer la production de batteries à semi-conducteurs dès 2025 via le partenariat avec QuantumScape.
# La nouvelle batterie de table de Tesla :En septembre 2020, Tesla a dévoilé son intention de développer une nouvelle batterie « tables » qui pourrait améliorer l'autonomie et la puissance d'une voiture électrique. Une languette est la partie de la batterie qui forme une connexion entre la cellule et ce qu'elle alimente. Tesla produira ses nouvelles batteries en interne, ce qui, selon le PDG Elon Musk, contribuera à réduire considérablement les coûts et permettra à l'entreprise de vendre à terme des véhicules électriques au même prix que ceux à essence, a annoncé la société lors de son très médiatisé “Battery Day”. événement à Palo Alto, Californie.
Ces nouvelles cellules sans table, que Tesla appelle 4860 cellules, donneront aux batteries de véhicules électriques de l'entreprise cinq fois plus de capacité énergétique, les rendront six fois plus puissantes , et permettre une augmentation de 16% de l'autonomie des véhicules Tesla.
# En juillet 2020, des chercheurs de l'Université de Stanford ont affirmé avoir développé une nouvelle conception d'électrolyte qui améliore les performances des batteries au lithium métal, augmentant ainsi l'autonomie des véhicules électriques. Ils ont déclaré que la solution d'électrolyte avait été l'un des facteurs les plus importants entravant les progrès des batteries au lithium métal. Des chercheurs de la Penn State University avaient précédemment affirmé avoir développé une batterie lithium-ion sûre et pouvant durer jusqu'à un million de kilomètres. Au Battery and Energy Storage Technology Center de Penn State, une équipe de chercheurs a développé la nouvelle batterie.
# Le groupe technologique chinois QingTao Energy Development dépense plus de 150 millions de dollars en R&D de batteries à l'état solide, entre autres domaines. L'investissement durera trois ans à compter de 2021.
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