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Stockage de l'énergie électrique, une approche multiple à ce défi
Introduction
Stocker l’énergie est un défi fondamental pas seulement de la vie mais aussi pour la technique. Le stockage implique souvent un processus compliqué, qui consomme lui-même de l’énergie.
L’homme par exemple peut stocker l’énergie dans des cellules de graisse. Les plantes stockent l’énergie sous formes de différents types des sucres, comme l’amidon ou la glucose. L'industrie quant à elle doit utiliser différentes méthodes techniques pour stocker l’énergie, par exemple des grands réservoirs de carburant, des accumulateurs électriques, des lac de barrage etc...
En fait, l’énergie est un terme très général. Dans l’économie on distingue généralement l' énergie primaire, comme le pétrole, l'uranium, le bois etc. et l’énergie secondaire par exemple électricité ou l’air comprimé.
L'énergie électrique
L’électricité est une forme d’énergie secondaire, car on doit d’abord la créer à partir d’une énergie primaire. Le procédé implique une perte d’énergie qui diffère suivant la méthode utilisée.
L’électricité une fois crée, est plus difficile à stocker par rapport aux autres formes d’énergie. On ne peut pas conserver l’électricité dans un récipient comme le pétrole ou le bois! La raison se trouve dans la nature de l’électricité. Elle est portée par des électrons qui ont une charge négative. Stocker l’électricité a pour conséquence une accumulation de charges négatives, lesquels doivent être compensées.
Ces charges négatives peuvent être compensées par des « moyens chimiques » ou des « moyens physiques », en d'autres termes par une transformation d’un matériau dans un autre (moyen chimique) ou par une intercalation des électrons dans un matériau (moyen physique).
Moyens physiques
Un moyen physique pour stocker de l’électricité est un condensateur. Là, les électrons sont intercalés entre différentes couches d’atomes.
Déjà au XVIIème siècle les chercheurs font des expériences avec des bouteilles en verre revêtues de couches de métal. Ces bouteilles sont connues sous le nom «bouteilles de Leyde».
La bouteille de Leyde est l'ancêtre du condensateur. Elle a été réalisée la première fois en 1745 dans la ville de Leyde (ou Leiden) aux Pays-Bas par Pieter van Musschenbroek, Allaman et Cuneus qui essayaient d'électriser l'eau contenue dans une bouteille.
La première application de ce condensateur était de donner des commotions (chocs électriques ou électrisations) au public dans les foires.
Au fil des années la quantité d’électricité stockée dans des capacités a largement augmenté et a atteint un niveau intéressant.
Moyen chimique
Une batterie/accumulateur est un autre moyen pour stocker de l’électricité. Elle met en jeu une réaction chimique. Lorsque cette réaction est irréversible, on parle d’une pile et quand cette réaction et réversible, on parle d’un accumulateur.
La réaction chimique transforme un matériau dans un autre. La transformation a pour conséquence un changement de structure atomique du matériau. Ce regroupement d’atome a plusieurs effets et caractéristiques mesurables (voir Tableau ci-dessous).
L’accumulateur le plus utilisé et le plus connu est bien la batterie d’automobile. Elle est en fait un véritable "fossile" par rapport aux autres types de batterie. Elle est en fait le premier système vendu en grande quantité. Très robuste, mais aussi très lourde elle contient du plomb et de l’acide de sulfure, qui ne sont pas compatible avec le respect et la protection de la nature.
Article rédigé par Dr. K.-R. Meier