Le stockage adiabatique de l'air comprimé en cavités minées

Conférence organisée par ASPROMLe caractère fluctuant et intermittent des énergies renouvelables ainsi que le coût élevé de modulation des centrales nucléaires nécessitent le renforcement de la maîtrise des flux énergétiques entre l'offre et la demande d'électricité. Le stockage d'énergie à grande échelle, capable d'afficher une puissance supérieure à 100 MW pourrait constituer alors une réponse pertinente à cette problématique. Technologie existante mais imparfaite, le CAES (Compressed Air Energy Storage) ou stockage d'énergie par compression d'air consiste à stocker l'énergie sous forme d'air comprimé, dans une cavité souterraine, puis à la restituer via une turbine produisant à nouveau de l'électricité. Ce système souffre de deux limites : on ne sait actuellement pas récupérer la chaleur produite lors de la phase de compression de l'air, et un nouvel apport énergétique (souvent d'origine fossile) est à nouveau nécessaire pour réchauffer l'air lors de la phase de décompression. Ces installations affichent donc un faible rendement, de l'ordre de 50 % et émettent du CO2. Le centre de Géosciences de MINES ParisTech, en partenariat avec GDF SUEZ, Saint-Gobain et CEA/LITEN participe au projet SEARCH, cofinancé par l'ANR, dont l'objectif est de développer le concept du stockage avancé d'énergie par compression adiabatique d'air (Advanced Adiabatic - Compressed Air Energy Storage, AA-CAES). La récupération de la chaleur de compression permettrait dans ce cas de fonctionner sans apport d'énergie extérieur et d'améliorer le rendement électrique de l'installation. La mise au point d'un tel dispositif a impliqué la résolution de très nombreux problèmes. Il a fallu concevoir un système de stockage thermique (régénérateur), envisager la structure et le creusement des cavités souterraines, étudier la stabilité de ces cavités dans le temps, évaluer les performances du système de stockage lorsqu'il opère avec l'air humide et enfin analyser son impact environnemental et sa rentabilité économique. La présentation commence par exposer le principe général du stockage d'air comprimé en cavités souterraines et décrit brièvement les principaux résultats obtenus. Une attention particulière est accordée au sujet du revêtement des cavités notamment au niveau des régénérateurs où les fortes sollicitations thermiques et mécaniques cycliques envisagées peuvent conduire à l'endommagement de la roche hôte et par conséquent à l'instabilité des ouvrages souterrains. Dès lors, la définition d'un revêtement approprié permettant de limiter les pertes de chaleur, d'une part, et d'assurer l'étanchéité du système et sa stabilité, d'autre part, constitue un élément essentiel dans la conception du stockage. Les différentes options sont alors discutées et les approches scientifiques mises en œuvre pour justifier les solutions proposées sont expliquées