L’acteur de la semaine : Energiestro

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Stocker l’électricité solaire, non pas dans une batterie mais dans un cylindre en béton, tel est le rêve de la société Energiestro et de son co-fondateur et directeur général et technique André Gennesseaux. « Les volants d’inertie sont une technologie connue depuis longtemps », a-t-il expliqué lors d’une conférence du Forum Energaïa le 17 juin.

Le principe est simple : telle une toupie qui ne s’arrêterait pas de tourner, le volant d’inertie est un moyen de stockage mécanique qui stocke l’électricité sous forme d’énergie cinétique. Celui-ci est constitué d’un cylindre creux ou plein qui est mis en rotation autour d’un axe et relié à un moteur/générateur électrique. « Quand on a de l’énergie à stocker, le moteur entraîne le volant qui accélère, précise André Gennesseaux. Dans l’autre sens, le moteur peut servir de frein pour restituer l’électricité ».

Le volant Energiestro est constitué d’un cylindre (1) en béton précontraint par un enroulement de fibre de verre. Il est capable de résister à une grande vitesse de rotation pour stocker l’énergie sous forme cinétique. Un moteur/alternateur (2) permet de transférer de l’énergie électrique au volant (accélération) puis de la récupérer (freinage). Les paliers inférieur (3) et supérieur (4) sont des roulements à billes. Une butée magnétique passive (5) supporte le poids du volant. Une enceinte étanche (6) maintient le volant dans le vide pour supprimer le frottement de l’air. Un convertisseur électronique (non représenté) transforme la tension continue des panneaux solaires en une tension alternative haute fréquence pour le moteur/alternateur.

Image : Energiestro

Jusqu’à présent, la plupart des volants étaient en acier. Avant de développer ses volants en béton, Energiestro a d’ailleurs expérimenté la technologie des volants en acier en alimentant plusieurs sites pilotes pendant plusieurs années : une habitation, deux relais GSM, son usine… « Mais les volants en acier ont une limite : leur prix, alors que les utilisateurs de stockage stationnaire recherchent surtout les meilleurs coûts, poursuit André Gennesseaux. Certaines entreprises développent aussi des cylindres en carbone, qui sont beaucoup plus légers, mais là aussi très chers. Notre approche a donc été non pas de travailler en priorité sur le poids car dans ce type d’application, cela importe peu, mais sur le prix et dans ce domaine, le béton est imbattable, tout en ayant une masse volumique proche de celle de l’aluminium ». Ainsi, selon la société basée à Châteaudun, les volants en carbone se situent autour de 250 euros/kWh, les volants en acier à 200 euros/kWh et ceux en béton autour de quelques euros.

Un meilleur bilan carbone

C’est pourquoi l’entreprise Energiestro a utilisé ce matériaux pour mettre au point sa solution VOlant de Stockage Solaire (VOSS). « La particularité de notre technologie brevetée est que le cylindre en béton est précontraint par un enroulement de fibre de verre et est maintenu dans le vide pour éviter les frottements, détaille André Gennesseaux. Grâce à cela, les opérations de maintenance sont réduites car la partie mécanique est scellée et l’huile de lubrification est également dans une atmosphère sous vide, dont sans risque d’oxydation ». Le volant est donc garanti 30 ans et un changement de l’onduleur est prévu au bout de 15 ans. « Au début, nous avons choisi le béton pour une raison de prix, mais nous avons vite constaté que son analyse de cycle de vie est également positive, observe le directeur. Nous sommes autour de 10 grammes de CO2 par kWh, alors que les batteries lithium-ion se situent autour de 40 gr CO2/kWh, au même niveau que les volants en acier ».

Actuellement, Energiestro propose en version standard une puissance nominale correspondant à une charge ou décharge en une heure, ce qui correspond à une puissance de 10 kW. En pratique, le volant représente un diamètre d’un mètre pour un poids de trois tonnes, pouvant se mettre dans le jardin d’une maison particulière. « Cela permet ainsi à un particulier d’utiliser l’électricité de panneaux solaires pendant le soir et la nuit (hors thermique) », indique André Gennesseaux. Son ambition est maintenant de passer sur du 20 kWh puis du 50 kWh pour arriver à terme à 24 heures de stockage. « La limite en taille sera la logistique : il faut trouver les grues capables d’enfouir les volants dans le sol, c’est pourquoi nous nous limitons à 50 kWh dans notre business plan actuel », complète André Gennesseaux.

Développements dans les ZNI et en Afrique

Désormais, l’entreprise soutenue par BPI France et la région Centre, lauréate du Concours Mondial d’Innovation 2030 en 2014, du concours EDF PULSE en 2015 et du concours Shell-liveWire en 2018, veut donc faire la démonstration à grande échelle de la faisabilité de son produit. Sa solution a aussi reçu un financement du programme de recherche et d’innovation Horizon 2020 de l’Union Européenne. « Comme bêta-test, nous avons un projet de démonstration avec Voltalia en Guyane, assure André Gennesseaux. Dans ce cadre, nous allons installer un volant de 10 kWh, qui permettra de gérer les fluctuations sur le réseau pendant une heure, en cas de passage d’un nuage. Dans les régions chaudes et humides, les volants sont en effet beaucoup plus robustes et fiables que les batteries lithium-ion ». La société travaille également en partenariat avec Engie sur le projet de centrale solaire Thémis dans les Pyrénées-Orientales (3,4MWc) où seront installés plusieurs volants de 10 kWh avec l’objectif de vérifier l’intérêt de cette technologie dans la régulation de fréquence du réseau, en comparaison des batteries lithium-ion.

« De manière générale, l’avenir pour nous se situe vers le sud, dans les ZNI, l’Afrique et les DOM-TOM. En effet, certaines de ces régions utilisent massivement des centrales diesel qui sont très polluantes et chères. Si on les remplace par des centrales solaires couplées à la solution VOSS, on peut diviser le coût par cinq », se félicite André Gennesseaux, qui envisage une levée de fonds de plusieurs millions d’euros prévue pour financer ses développements.

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