Stocker l’énergie des toitures photovoltaïques en convertissant l’électricité en chaleur en électricité

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Des chercheurs de l’Université polytechnique de Madrid ont examiné la faisabilité du stockage de l’énergie produite par les toits solaires sous forme de chaleur, laquelle pourrait ensuite être utilisée pour produire du courant lorsque le soleil ne brille pas – « stockage d’électricité vers chaleur vers électricité », ou technologie Power-to-Heat-to-Power Storage (PHPS), en anglais.

Le système installé à Madrid étudié par les scientifiques comprenait une pompe à chaleur thermique très efficace et des collecteurs solaires thermiques.

Le système de “trigénération”, ou technologie combinée de refroidissement, de chauffage et d’électricité (CCHP) comprend deux types de stockage de chaleur : un stockage de faible ou moyenne qualité pour l’eau chaude sanitaire et le chauffage des locaux et un stockage de haute qualité pour la production combinée de chaleur et d’électricité. La chaleur produite dans le premier peut être utilisée pour le refroidissement ou pour le chauffage.

Un scénario de référence a été établi, fondé sur la consommation d’électricité du réseau et d’une pompe à chaleur électrique pour le refroidissement.

Facteurs

Les chercheurs madrilènes signalent que des facteurs tels que le coût de l’électricité du réseau et du combustible ainsi que le prix et la productivité des panneaux photovoltaïques influenceraient la taille optimale des systèmes de trigénération. Ils estiment le coût de 900 à 1 200 €/kW pour les systèmes PV et fondent leur estimation de la rentabilité des PHPS sur les économies d’électricité qui en résulteraient.

Un système domestique de stockage de l’électricité, de la chaleur et de l’énergie pourrait permettre de réaliser des économies d’électricité de plus de 70%, selon les chercheurs, mais il faudrait 12 à 15 ans pour qu’il soit rentable. « Cela demeurent vrai même si le rendement de conversion de la chaleur en électricité est assez faible (20% à 30 %), à condition que les conditions économiques soient favorables », insistent les chercheurs.

Ces derniers concèdent que les pertes de chaleur dans le réservoir thermique à haute température signifieraient qu’un système PHPS permettrait un taux d’autoconsommation d’énergie solaire de seulement 40%-60%. « Les moyens possibles de minimiser ces pertes comprennent le développement de nouveaux accumulateurs de chaleur ultra-denses à des températures modérément basses, ou des systèmes d’isolation thermique plus avancés », ajoutent les chercheurs.

Les conclusions du groupe sont décrites dans l’étude intitulée “Techno-economic analysis of solar PV power-to-heat-to-power storage and trigeneration in the residential sector”, publiée dans Applied Energy et sur le site web de ScienceDirect.