Une nouvelle avenue pour le stockage d’énergie se dessine avec l’idée d’exploiter d’anciennes mines de charbon. Ce projet innovant pourrait transformer ces sites abandonnés en installations souterraines capables de stocker l’électricité à l’aide de la gravité et de l’eau.
Lorsque l’on pense au stockage d’énergie, les batteries au lithium viennent souvent à l’esprit. Cependant, une autre technologie, le bombe hydroélectrique réversible, mise en œuvre depuis des décennies, continue de dominer le paysage aux États-Unis. Ce procédé consiste simplement à stocker de l’eau et à la relâcher pour produire de l’électricité via des turbines.
Le laboratoire national Oak Ridge (ORNL) souhaite réutiliser des mines de charbon abandonnées dans le cadre de ces installations. Son objectif est de créer de gigantesques batteries souterraines pour stocker l’électricité et la libérer lorsque nécessaire.
Une batterie géante faite d’eau et de tunnels
Le bombe hydroélectrique réversible a un nom compliqué, mais son fonctionnement est simple. Lorsque l’électricité est en surplus (par exemple, lors de journées ensoleillées ou venteuses), cette énergie est utilisée pour pomper l’eau d’un réservoir inférieur vers un réservoir supérieur. Par la suite, lorsque la demande augmente, l’eau est relâchée et, en passant par des turbines, génère de l’électricité. Cette méthode permet de charger et de décharger de l’énergie simplement grâce à la gravité et à l’eau.
Cependant, le système traditionnel nécessite une topographie variée. Il faut un bon dénivelé entre deux réservoirs ainsi qu’un accès à des ressources en eau, ce qui limite les zones où l’on peut construire. Les mines entrent alors en jeu, car elles possèdent un vaste réseau de galeries et de puits déjà existants, offrant hauteur et profondeur pour créer ce dénivelé même dans des régions sans montagnes.
Cependant, ORNL ne va pas construire des dizaines d’installations rapidement, car cela est impraticable et risqué. L’objectif est de développer des outils pour évaluer, mine par mine, la faisabilité de l’idée, chaque mine présentant des matériaux, des géométries et des risques différents. Ces deux approches permettent d’anticiper la viabilité :
- Modélisation hydrodynamique : simuler le mouvement de l’eau à travers les tunnels et cavités, la pression générée et les points de faiblesse. L’objectif est d’éviter des problèmes de stabilité structurelle, car stocker et déplacer de l’eau dans un espace souterrain peut exercer des contraintes importantes sur les parois et supports.
- Modélisation chimique : de nombreuses mines de charbon contiennent des minéraux et résidus qui, au contact de l’eau, modifient sa composition. Cela peut entraîner deux problèmes simultanés : un dégradé de qualité de l’eau et la corrosion ou d’autres formes d’usure qui pourraient réduire la durée de vie des équipements comme les pompes, tuyaux et turbines ou endommager l’infrastructure de la mine. ORNL propose ces modèles pour anticiper cette dégradation et adapter le design avant d’engager des dépenses en travaux.
ORNL rappelle que le bombe hydroélectrique fournit déjà la grande majorité du stockage à l’échelle du réseau aux États-Unis, et que le pays dispose d’un grand nombre de mines abandonnées, un capital industrial actuellement inutilisé. L’idée est de transformer une partie de cet actif en infrastructure énergétique profitable.
Néanmoins, il est essentiel de garder à l’esprit que la faisabilité dépend de chaque emplacement, de la sécurité, de l’état réel de la mine, de la disponibilité d’eau et du coût final. Les prochaines étapes nécessiteront un travail méticuleux et des analyses détaillées, plutôt que des annonces sensationnelles. Les chercheurs devront réaliser des études technico-économiques, analyser l’efficacité du système et élaborer des designs types, afin que, si un projet est lancé, cela se fasse en toute connaissance de cause.