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La "vieille" batterie zinc-air va révolutionner le stockage de l'énergie

Les parcs de batteries zinc-air doivent permettre de réguler l'apport de l'énergie renouvelable sur le réseau. ©Michiel Wijnbergh

La recherche sur les bonnes vieilles piles au zinc a progressé. La technologie permet maintenant de les recharger pour un coût dérisoire par rapport au lithium.

C'est dans les vieilles casseroles qu'on fait les meilleures soupes, dit-on. Et s'il en allait de même pour les technologies? Les modèles les plus éprouvés ne présentent-ils pas encore un sérieux potentiel de développement et de progrès? Prenez, par exemple, les piles utilisant du zinc, qui existent quasiment depuis que le monde est électrique. Elles tirent leur énergie de l'oxydation du zinc avec l'oxygène de l'air ambiant. Ces piles présentent le double avantage de fournir de hautes densités énergétiques pour un prix très modique.

6
euros
Le coût du recyclage par kilo de batteries zinc-air contre 60 pour le lithium.

L'application la plus courante prend la forme des minuscules piles "boutons" qui équipent notamment les appareils auditifs. Une niche de 400 millions d'euros par an rien que pour cette utilisation où la technologie s'est imposée. Mais elles ont un défaut majeur, de plus en plus crucial: elles sont jetables après usage.

30 ans de recherche

Partant du principe que rien n'est jamais acquis, Suren Martirosyan, professeur d'électrochimie arménien, travaille depuis près de 30 ans sur différents types de batteries au zinc pour les rendre rechargeables. En 2007, il s'associe avec des investisseurs franco-belges pour créer AZA Battery, dont l'objectif est de produire ce type de batteries à grande échelle.

Sans le lithium, le monde ne serait pas ce qu'il est actuellement. Actuellement, il est très difficile à rentabiliser pour des batteries de grandes capacités.
Hugues de la Baume
Cofondateur de AZA Battery

"Le zinc est un métal très courant et très peu onéreux, par rapport au plomb, au lithium ou au cobalt notamment, qui sert de base à la plupart des batteries rechargeables actuelles", explique Hugues de la Baume, CFO et cofondateur de AZA Battery. La plupart des constructeurs se focalisent aujourd'hui sur le lithium et ses différentes variantes, mais ce type de batteries ne peut répondre à toutes les applications, justement à cause de son coût élevé. "Sans le lithium, le monde ne serait pas ce qu'il est actuellement. Adieu les smartphones ou les voitures électriques, par exemple", fait encore remarquer Hugues de la Baume.

Équilibre du mix énergétique

L'usage des batteries dépasse le cadre de la mobilité. Vu la quantité croissante d'énergie renouvelable que l'on produit dans le monde, la question de l'équilibre entre les différentes composantes du mix énergétique se pose. "Actuellement, de grandes quantités d’électricité sont perdues, car elles dépassent les besoins de consommation instantanés. En Allemagne, les éoliennes sont régulièrement arrêtées par exemple, nous privant de 8 TWh par an. Cela représente 10% de la production électrique belge. Paradoxalement, on est obligé de faire appel aux centrales de gaz quelques heures plus tard, pour répondre à un pic de consommation", constate Jean-Louis Ropers, un autre des partenaires de AZA Battery et multi-entrepreneur dans le secteur énergétique. "Vu la quantité croissante d'énergie décarbonée dans le mix électrique, et la nécessité d’assurer un équilibre entre production et consommation, des solutions de stockage électrique à bas prix vont devenir critiques." 

La solution passe donc par des parcs de batteries de grandes capacités, adossés à des sites de production d'énergie renouvelable. Ces parcs de batteries commencent à voir le jour. Un projet reposant sur des batteries lithium est d'ailleurs en cours d'installation à Bastogne. En Californie, plusieurs milliers de fermes solaires sont en attente de mise en service, faute de capacité de stockage.

Une longueur d'avance

Revenons donc à ces bonnes vieilles piles au zinc, maintenant rechargeables, grâce aux recherches de AZA Battery. La société belge n'est pas la seule en course, mais elle est sans doute l'une des plus avancées, à entendre ses concepteurs. "Les batteries zinc-air rechargeables peuvent convenir à différentes applications, pour la mobilité lourde (bus, camions...), mais surtout pour du stockage électrique de grande capacité, en raison de son faible coût de production."

"Vu le différentiel de coût de production avec les batteries au lithium, on peut se permettre une durée de vie un peu moindre."
Hugues de la Baume
co-fondateur de AZA Battery

La technologie, qui continue à évoluer, affiche aujourd'hui plus de 500 cycles de rechargement, pour une densité énergétique allant de 70 à 14o Wh/kg. "C'est mieux que le plomb, et pas si loin du lithium le plus répandu. Vu le différentiel de coût de production, on peut se permettre une durée de vie moindre", fait remarquer de la Baume. Le prix de revient de ces batteries est estimé à 35 euros du Wh pour 120 euros pour le lithium et 100 euros pour le plomb haute capacité. "Avec la baisse rapide du prix de l’électricité renouvelable, on peut donc viser un prix de mise à disposition de 4 à 6 centimes du kWh, ce qui est comparable au nucléaire, hors coût de démantèlement", analyse de la Baume. De plus, les batteries au zinc sont plus facilement recyclables que celles au lithium.

Technologie ancienne mais nettement améliorée, les batteries zinc-air se profilent donc comme particulièrement innovante, pour le monde énergétique du futur.

Une ligne de production pilote à Ghislenghien

Franco-belgo-arménienne par ses créateurs et ses capitaux, AZA Battery projette la mise en place d'une ligne de production pilote à Ghislenghien. D'ici 4 à 5 ans, une usine pilote devrait voir le jour.

La société lève des fonds: 2 millions à court terme et jusqu'à 30 millions dans les 5 ans, en partenariat public-privé idéalement. "Nous avons (re-)développé toute la technologie en interne, pour garantir 100% de la propriété intellectuelle", affirme Hugues de la Baume, CFO et cofondateur de AZA Battery.

L'objectif de la ligne de production pilote: démontrer la faisabilité industrielle du processus et la mise en place de démonstrateurs de grandes tailles. Des contacts sont en cours avec des industriels belges.

La Belgique a des compétences historiques dans le zinc, dont AZA Battery compte bien profiter dans la mise en place de son projet.

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