La lutte contre les émissions de gaz à effet de serre (GES) aura bientôt un allié méconnu : le stockage d’énergie. Les bâtiments commerciaux et institutionnels pourront réduire leurs émissions de GES en ayant recours à une panoplie de nouvelles technologies de stockage d’énergie.
Il est même possible d’imaginer un avenir dans lequel les bâtiments n’émettront pas de GES et intégreront ces solutions : c’est ce que nous promettent les avancées effectuées dans le domaine du stockage d’énergie.
D’ailleurs, la révolution vers le tout électrique jumelé à des solutions de stockage est déjà amorcée. Au Québec, la société Hydro-Québec travaille depuis longtemps à l’élaboration de différentes solutions de stockage d’énergie. L’une d’elles est commercialisée depuis une dizaine d’années déjà.
Deux formes de stockage
Vous avez déjà vu des films où le cocher retire une brique du foyer pour la mettre sous le siège du passager de sa calèche ? La première forme de stockage d’énergie fonctionne essentiellement de la même manière.
Ce type de stockage consiste à emmagasiner de la chaleur dans un matériau pour la diffuser plus tard et peut prendre plusieurs formes. Certaines technologies permettent déjà d’en faire usage dans des bâtiments commerciaux ou institutionnels. L’autre forme de stockage existante concerne l’emmagasinage de l’électricité dans une batterie. La technologie des batteries progresse à pas de géant, notamment grâce à ses applications dans le domaine automobile.
Mais les technologies actuelles ne conviennent pas encore à une utilisation dans les bâtiments commerciaux ou institutionnels. Leur capacité limitée empêche leur intégration à des projets concrets, pour l’instant.
Cela dit, le changement est imminent, puisque les recherches se poursuivent et l’innovation avance bien, notamment à l’IREQ, l’Institut de recherche d’Hydro-Québec. Il faut se préparer au moment où les bâtiments institutionnels et commerciaux pourront réduire leurs émissions de GES en misant sur des solutions qui utilisent le stockage à la fois de la chaleur et de l’électricité.
Une innovation qui fait son chemin
Faire chauffer une brique pour qu’elle dégage sa chaleur plus tard, c’est exactement l’idée qui a fait naître le système ThermElect. Cette innovation québécoise, brevetée par le laboratoire d’Hydro- Québec, est fabriquée sous licence par l’entreprise américaine Steffes depuis une dizaine d’années. Au Canada, c’est le Groupe Master qui la distribue. « Nous avons plus de 325 accumulateurs installés sur notre territoire », indique Sébastien Champoux, directeur des ventes, Génie-conseil de Master.
L’accumulateur du système ThermElect fonctionne selon un principe simple : des briques réfractaires accumulent la chaleur produite par des éléments électriques. Ce processus permet de gérer la pointe de puissance : aux heures où le client n’a pas besoin de puissance, les éléments utilisent de l’énergie électrique pour transférer de la chaleur aux briques. Puis, aux heures de forte consommation pour le client, les briques diffusent la chaleur accumulée, optimisant les besoins de puissance.
« Les clients institutionnels et commerciaux d’Hydro-Québec ont tout avantage à gérer leurs pointes de consommation, rappelle Alain Moreau, chercheur à l’IREQ. Le système ThermElect permet d’aplanir la consommation dans le temps, ce qui réduit les coûts pour les clients qui paient pour la puissance. »
À l’heure actuelle, le système ThermElect est particulièrement adapté à des contextes de transition énergétique, quand il faut passer du mazout à l’électricité, par exemple. C’est ce qui explique sa popularité dans les écoles et les immeubles de bureaux, qui doivent remplacer le chauffage traditionnel.
Il est aussi compact et efficace : « L’accumulateur ThermElect permet de stocker 860 kWh par mètre cube, explique le chercheur, ce qui représente une capacité de stockage quinze fois supérieure à celle d’un bassin d’eau chaude. Toutes technologies confondues, c’est l’appareil qui a la plus grande densité d’emmagasinage par mètre cube ».
Un avenir chauffé par l’énergie propre
Les technologies de stockage d’énergie constituent des solutions concrètes pour les propriétaires ou gestionnaires de bâtiments institutionnels ou commerciaux de toute taille qui veulent réduire leur recours à des combustibles émetteurs de GES. Hydro-Québec espère que plusieurs fabricants contribueront à multiplier l’offre actuelle d’accumulateurs.
L’accumulateur du système ThermElect et des batteries conçues pour l’utilisation dans des immeubles — qui arriveront bientôt sur le marché — permettent de réduire les GES produits par des bâtiments existants ou neufs.
« D’autres solutions s’intègrent au design des immeubles afin de réduire le recours à des combustibles fossiles et de laisser la place au tout électrique », ajoute André Labonté, responsable des partenaires professionnels et délégué à la construction au sein de la direction – Services et ventes à la clientèle d’affaires d’Hydro-Québec Distribution. Il donne en exemple les planchers chauffants, qui mettent à profit les propriétés réfractaires du béton, et les capteurs solaires jumelés à des thermopompes.
« Nous avons accès à une énergie propre et renouvelable, souligne M. Labonté. Le tout électrique, aidé par l’utilisation de solutions de stockage d’énergie dans nos bâtiments commerciaux et institutionnels, c’est la solution pour réduire les GES ! »
*Cet article s’inscrit dans le cadre d’un contenu partenaire
Innovation québécoise, il s’agit d’un système de chauffage central électrique, hors pointe, qui a la particularité de pouvoir utiliser l’électricité des creux de consommation pour emmagasiner, sous forme de chaleur, une grande quantité d’énergie. Celle-ci peut ensuite être utilisée ultérieurement en période de pointe. ThermElect permet ainsi de réduire l’énergie et la puissance consommées aux périodes les plus coûteuses pour les clients qui paient la puissance.
La masse de stockage du système est constituée de briques de céramique de nouvelle génération, à forte densité. Chauffées à haute température, elles accumulent suffisamment d’énergie pour écrêter des demandes de pointe de plusieurs heures consécutives. Le système ThermElect s’adapte à plusieurs types d’applications. Il est conçu pour être utilisé comme un générateur de chaleur autonome aux fins du chauffage des espaces ou du chauffage d’appoint de l’air.
« Au cours des dernières années, le produit a évolué pour s’adapter aux réalités du marché et aux demandes des utilisateurs, explique Sébastien Champoux, du Groupe Master, qui distribue le produit au Canada. La principale innovation est l’introduction de la basse tension d’entrée, qui minimise l’impact de son utilisation sur le branchement du client. »
C’est Karim Zaghib, un chercheur émérite reconnu parmi les plus influents du monde par la société Clarivate Analytics, qui dirige le Centre d’excellence en électrification des transports et en stockage d’énergie d’Hydro-Québec. C’est donc lui qui dirige les efforts d’innovation d’Hydro-Québec dans le domaine du stockage.
De concert avec les experts en systèmes électriques du Centre, l’équipe de R-D en matériaux de batterie a élaboré des solutions technologiques parmi les plus avancées du monde pour répondre aux besoins de stockage d’énergie à petite et à grande échelle.
Le Centre d’excellence est un pôle d’innovation de classe mondiale dans le domaine des matériaux de batteries pour les véhicules électriques et autres applications de stockage d’énergie, tant stationnaires que mobiles. Hydro-Québec croit à la synergie des idées et des innovations. C’est pourquoi l’entreprise et ses équipes de R-D travaillent avec des universités, des centres de recherche et des entreprises des quatre coins du monde en vue de développer de nouvelles technologies. Ces efforts conjoints se concrétisent notamment dans le U.S. Army Research Laboratory et le Laboratoire national Lawrence-Berkeley.
