Les immeubles de grande hauteur pourraient abriter du stockage d’énergie par gravité

Des chercheurs au Canada ont proposé d’utiliser le stockage d’énergie basé sur la gravité dans des immeubles de grande hauteur, en combinaison avec des façades photovoltaïques, de petites éoliennes et des batteries lithium-ion. Leur modélisation a indiqué que ce système hybride pourrait atteindre un coût actualisé de l’énergie allant de 0,048 €/kWh à 0,106 €/kWh.

octobre 17, 2025 Emiliano Bellini

Coupe schématique du stockage par gravité intégré dans un immeuble.

Image : Université de Waterloo

D’après pv magazine International

Des chercheurs de l’Université de Waterloo, au Canada, ont conçu un système de stockage d’énergie par gravité solide qui pourrait être utilisé pour stocker de l’énergie renouvelable dans des immeubles urbains de grande hauteur. Le système, basé sur un treuil à corde, est conçu pour fonctionner en combinaison avec des façades photovoltaïques installées sur les murs sud, est et ouest, ainsi que de petites éoliennes sur le toit et des batteries lithium-ion (Li-ion). Il est présenté dans l’article « Building geometry-aware lifecycle optimization of hybrid renewable energy systems with solid gravity storage », publié dans Applied Science.

Dans la configuration proposée, le système basé sur la gravité sert de principal dispositif de stockage d’énergie, tandis que les batteries ne sont utilisées que pour une réponse rapide lors des périodes de surplus ou de déficit important de production. Le système exploite l’énergie générée par les façades PV et les éoliennes pour soulever une masse lourde dans une gaine durant la phase de charge. Cette énergie potentielle stockée est ensuite libérée pour faire tourner un générateur électrique lors de la décharge.

Déjà deux projets commerciaux à grande échelle

Le système comprend une unité moteur-générateur, des câbles de levage, des engrenages de transmission, ainsi que des blocs en acier ou en béton. Il fonctionne de manière similaire aux ascenseurs conventionnels dans les immeubles, opérant à une vitesse quasiment équivalente. « Cette conception est techniquement possible, ce qui a été prouvé récemment, a déclaré Muhammed A. Hassan, auteur principal de la recherche, à pv magazine. Plus précisément, Gravitricity a démontré un prototype de 250 kW et 15 m de hauteur à Leith Harbor, à Édimbourg, avec deux poids suspendus de 25 tonnes et deux générateurs connectés au réseau. La même entreprise a également lancé deux projets commerciaux à grande échelle d’une capacité de 4 MW et 8 MW depuis 2021 ».

Les chercheurs ont modélisé le système à travers 625 conceptions génériques de bâtiments, en prenant en compte des facteurs tels que le rapport surface de façade/volume, le rapport longueur/largeur, et le rapport hauteur/surface au sol. Ils ont également utilisé un algorithme génétique multi-objectifs (MOGA) pour évaluer à la fois le coût actualisé de l’électricité (LCOE) et la dépendance de chaque bâtiment à l’électricité du réseau. L’analyse a indiqué que ce système hybride pourrait atteindre des valeurs de LCOE allant de 0,048 €/kWh à 0,106 €/kWh, et des coûts de l’électricité du réseau compris entre 0,185 €/kWh et 0,843 €/kWh. Ces résultats seraient cohérents avec ceux d’autres systèmes d’énergie renouvelable intégrés aux bâtiments, situés au Canada et dans d’autres régions disposant de ressources renouvelables limitées.

Pour quelle fiabilité ?

« Les bâtiments plus hauts, avec de grandes surfaces au sol, tendent à atteindre un LCOE plus faible mais des coûts de réseau plus élevés », ont expliqué les chercheurs, notant que la capacité du système de stockage par gravité doit augmenter à mesure que l’intensité de consommation énergétique d’un bâtiment s’accroît. Les résultats de la modélisation ont également montré que le système de stockage par gravité pourrait atteindre des délais de retour sur investissement de 9 à 17 ans, et des délais de retour actualisés inférieurs à 25 ans dans la plupart des cas.

Bien que les principes mécaniques aient été prouvés, il faudra maintenant démontrer une fiabilité 24h/24 sur plusieurs années en conditions réelles. L’adoption par le marché dépend surtout de savoir si ces systèmes peuvent surpasser les batteries, les solutions chimiques et les autres alternatives gravitaires sur l’ensemble de leur durée de vie prévue, en particulier pour les applications nécessitant une fourniture d’énergie de plusieurs heures à plusieurs jours sans dégradation de capacité », a-t-il ajouté.

« Des analyses indépendantes suggèrent que la maturité commerciale – en termes de déploiement viable et généralisé dans les marchés développés hors de Chine – est probable vers la fin des années 2020, en attendant quelques années de données opérationnelles issues des projets phares actuels, a-t-il poursuivi. À l’heure actuelle, le stockage par gravité en surface est commercialement prouvé à petite échelle, mais pas encore à une échelle suffisante pour bénéficier d’économies d’échelle. Des contrats durables et des performances fiables au cours des trois prochaines années devraient faire passer le système à une maturité commerciale complète ».

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