Energie

Les batteries du futur vont doper le développement des énergies renouvelables

Directrice de l’unité de recherche Arpa-e à Washington, Ellen Williams se confie au Temps et promet des batteries de grande puissance dans un avenir proche

ARPA-E, l’unité de recherche du Département fédéral de l’énergie à Washington, a-t-elle trouvé le Graal pour stocker l’énergie? C’est l’hypothèse qu’a soulevée The Guardian la semaine dernière, laissant entendre que l’agence avait découvert une technologie pour batterie qui allait défier même les avancées réalisées par Elon Musk (Tesla) et Bill Gates. Contactée par Le Temps, la directrice d’ARPA-E, Ellen Williams ne parle peut-être pas de Graal, mais le dit sans ambages: «Nous avons réalisé des avancées stupéfiantes avec les batteries dites «flow cell» à électrolytes liquides en recourant à la dynamique des fluides et des technologies avancées pour améliorer la chimie de ce type de batterie. Je pense que ces batteries vont montrer un potentiel énorme.»

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Docteur en chimie et ex-conseillère du secrétaire américain à l’Energie, Ellen Williams ne lèvera pas complètement le voile sur la recherche menée par ARPA-E. Mais elle souligne que son unité travaille sur des batteries flow cell, une technologie qui n’est pas nouvelle, pour les rendre beaucoup plus efficientes. «Il y a six ans, le nec plus ultra pour les batteries était très cher et les performances étaient limitées. Avec les technologies que nous développons, nous allons changer de paradigme.» La directrice d’Arpa-e explique: «L’une de nos idées est d’attacher deux réservoirs contenant deux produits chimiques différents à l’extérieur de la batterie et de les introduire dans l’espace où a lieu la réaction chimique et où est produite l’électricité. Ce faisant, nous pouvons utiliser des quantités beaucoup plus importantes de produits chimiques, stocker beaucoup plus d’énergie dans les réservoirs. L’espace où a lieu la réaction chimique peut rester très petit.»

Des batteries aussi grandes que des containers maritimes

ARPA-E s’attelle au développement de batteries susceptibles de fortement transformer le réseau électrique américain. On parle de batteries d’une puissance de 1, 10, voire 100 mégawatts. Pour ce qui est de leur taille, rien à voir avec les batteries de voitures électriques qui doivent être petites et légères. Ici, on voit en grand. Très grand. Certaines batteries seront de la taille de containers maritimes. «Là aussi, nous pouvons avoir différents modèles car les besoins diffèrent. Il s’agit de savoir à quelle vitesse nous devons fournir de l’électricité. La puissance est fondamentale. En concevant les batteries, nous devons savoir si nous avons besoin de fournir par exemple un mégawatt pendant une heure. C’est beaucoup d’énergie. Maintenant, les batteries liquides ont montré qu’elles pouvaient fournir énormément d’énergie à un prix raisonnable.»

La recherche d'ARPA-E ne se limite pas aux batteries liquides. Il est aussi question de développer des batteries avec des matériaux organiques et de s’affranchir des batteries traditionnelles au lithium, cadmium ou nickel. Ces produits sont toxiques et peuvent être explosifs. «Nous explorons ainsi des matériaux organiques qui sont peut-être intrinsèquement moins efficients en termes chimiques, mais qui permettent de développer de plus grandes batteries en raison d’une dangerosité plus faible», précise Ellen Williams.

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Les marchés porteurs recherchés

Les avancées technologiques d'ARPA-E devraient doper le développement des énergies renouvelables outre-Atlantique et permettre de rendre plus fiable le réseau électrique américain. C’est dans ce contexte qu’il est question de «Graal»: stocker de l’énergie éolienne et solaire quand il n’y a pas de vent ni de soleil. Les immenses batteries à venir devraient donner naissance à des mini-réseaux électriques qui pourraient servir par exemple après une catastrophe naturelle ayant saccagé le réseau électrique.

Au vu de ce que développent des sociétés privées comme Tesla voire Leclanché et Alveo, faut-il y voir une concurrence entre le privé et le public? Créé en 2009 dans le cadre du plan de sauvetage de l’économie échafaudé par l’administration de Barack Obama pour mener de la recherche notamment sur le stockage de l’énergie, ARPA-E n’est pas déconnectée de la réalité. Loin s’en faut. «Chaque équipe travaillant sur un projet travaille avec deux conseillers, l’un en marketing, l’autre en commercialisation, souligne Ellen Williams. Ils encouragent les chercheurs à évaluer les futurs marchés porteurs. Nous nous appliquons à établir des ponts avec l’industrie afin que nos technologies soient reprises. Nous sommes d’ailleurs fiers de constater que nombre de nos technologies intéressent des partenaires commerciaux.» Trois sociétés privées vendent déjà des batteries pouvant alimenter le réseau. Six autres sociétés sont très actives dans ce même secteur. «Dans cinq ans, prédit la directrice d’Arpa-e, nous verrons beaucoup de batteries de ce calibre sur un marché extrêmement dynamique.»

L’unité de recherche du Département de l’énergie répond à la volonté de la Maison-Blanche de vouloir faire du pays une économie plus verte. L’injection de 90 milliards de dollars pour développer de nouvelles technologies, notamment dans le cadre d’ARPA-E, pourrait bientôt porter ses fruits de façon très concrète.

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