Énergies renouvelables : les mines abandonnées réutilisées ?

Les énergies renouvelables sont de natures diverses : solaire, éolienne, hydraulique… Il s’agit de sources d’énergie à développer si la société désire réellement s’engager dans une transition énergétique. Toutefois, le défaut de ce type d’énergie est que son niveau de production reste souvent variable et intermittent selon la saison et la météo. C’est pourquoi des scientifiques cherchent des solutions qui permettraient de stocker l’électricité excédentaire produite afin de pouvoir l’utiliser lorsque la demande sur le réseau augmente. C’est le sens de ce que propose une équipe internationale de chercheurs, dont l’étude récente vient de sortir en janvier 2023. Leur proposition : utiliser les anciennes mines désaffectées et les transformer en batteries à gravité pour continuer à produire de l’énergie. Une solution qui, d’après eux, n’a que des avantages. Choisir.com revient sur cette idée qui pourrait révolutionner l’avenir énergétique.

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Les anciennes mines pour stocker les énergies renouvelables produites ?

La crise énergétique qui frappe l’Europe et la France depuis fin 2021, doublée de la crise climatique, ont de quoi faire réfléchir. Elles rendent encore plus urgent le besoin de trouver des solutions durables pour se lancer dans une réelle transition énergétique. En décembre 2022, l’Assemblée nationale a d’ailleurs adopté de nouvelles mesures pour développer les énergies renouvelables en France.

Des décisions dont s’est peut-être réjoui Behnam Zakeri. Ce dernier est co-auteur d’une étude menée par un groupe de chercheurs internationaux au sein de l’IIASA : l’Institut international d’analyse des systèmes appliqués, basé en Autriche. « Pour décarboner l’économie, nous devons repenser le système énergétique en nous basant sur des solutions innovantes utilisant les ressources existantes » explique-t-il. Pour ses collègues et lui, la chose est claire : l’heure de la transition énergétique a sonné.

L’étude des chercheurs de l’IIASA, sortie en janvier 2023 et publiée dans la revue Énergies, pourrait réellement être une solution d’avenir. Le principe qui y est développé a été nommé l’« Underground Gravity Energy Storage » (UGES). C’est-à-dire, en français : le stockage d’énergie gravitationnelle en souterrain.

Le constat de base est unanimement partagé par les scientifiques : aussi bénéfiques soient-ils, le solaire ou l’éolien, pour ne citer qu’eux, sont souvent des sources d’énergie variables et intermittentes. Que le vent vienne à se faire rare, ou le soleil à moins briller, et la production sera extrêmement limitée voire nulle. Le besoin ici serait alors de pouvoir trouver un moyen de stockage pour conserver l’électricité verte produite lorsqu’elle est excédentaire et/ou que la demande est faible. Ensuite, l’intérêt serait de pouvoir l’utiliser lorsque la production est plus faible et/ou que la demande augmente.

Pour stocker de l’électricité et être en capacité de la restituer au besoin, plusieurs solutions ont déjà été envisagées par le passé. L’inconvénient est cependant que, dans ce cadre, un grand espace est nécessaire pour mettre en œuvre ce procédé. C’est pour cela que Behnam Zakeri et ses collègues ont développé l’idée d’exploiter le potentiel des mines désaffectées dans ce but.

Les anciennes mines transformées en batteries à gravité ?

La proposition des chercheurs de l’IIASA est donc d’utiliser les puits de mines abandonnées. Le recours à ces dernières pourrait :

  • répondre à la demande en énergie dans le temps ;
  • permettre d’éviter d’avoir à augmenter la production d’électricité conventionnelle, telle que le nucléaire par exemple.

En effet, l’Underground Gravity Energy Storage, ou UGES, viserait donc à transformer les mines à l’abandon en véritables batteries à gravité. L’idée, pas nouvelle, est d’exploiter l’énergie potentielle accumulée par un changement d’altitude pour stocker de l’énergie.

Quel en est le principe ? Celui-ci est en fait assez simple :

  • lorsque l’électricité est abondante, excédentaire sur le réseau et plutôt bon marché, l’idée est de remonter, le long du puits, une charge, à l’aide d’un moteur. Cette charge, concrètement des sacs de sable, est soulevée jusqu’à un réservoir supérieur où elle est stockée ;
  • puis, quand la demande sur le réseau est forte et/ou que la production en électricité est faible, la batterie à gravité entre en action. Par la force de la gravité, les sacs de sable sont redescendus jusqu’à un réservoir inférieur, via un freinage régénératif ;
  • cette chute du sable provoque une énergie potentielle qui, à l’aide d’un alternateur, est alors convertie en électricité. Celle-ci est ensuite injectée dans le réseau à destination des consommateurs.

Ce système de l’UGES pourrait donc être une solution extrêmement efficace afin de stocker et de produire une énergie renouvelable profitable au plus grand nombre. Elle pourrait même trouver une place de choix parmi les énergies de demain.

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Un système aux multiples avantages

Pour les chercheurs qui ont publié cette étude de l’UGES, c’est simple : cette technique n’a que des avantages.

Déjà, pourquoi choisir des mines désaffectées comme lieu de stockage ? Il y a en fait deux intérêts à cela :

  • plus la mine est grande, plus ses capacités de stockage sont évidemment élevées ;
  • plus le puits de cette mine est large et profond, plus la puissance produite pourra aussi être importante.

Ce système a en fait des atouts et des avantages véritablement nombreux, dans de multiples domaines comme :

  • le domaine technique : l’UGES pourrait être une solution efficace de stockage d’énergie à long terme, pour stocker l’énergie solaire ou l’énergie éolienne d’une saison à l’autre. En effet, le taux d’autodécharge de cette technique est nul. Cela signifie que, au contraire des batteries classiques, ce procédé n’est pas concerné par la problématique d’autodécharge ;
  • l’écologie : l’utilisation du sable comme charge atténue également tout risque de contamination des ressources d’eau souterraine ;
  • la logistique : la majorité des mines dispose déjà des infrastructures nécessaires ainsi que d’une connexion au réseau électrique, ce qui constitue un atout non négligeable ;
  • l’économie : la caractéristique précédente implique en effet que cela « réduit considérablement les coûts et facilite la mise en œuvre des centrales UGES » indique Julian Hunt. Ce dernier, chercheur au sein du programme de l’IIASA, est en fait l’auteur principal de ces travaux. L’intérêt économique de ce système semble donc bien évident ;
  • enfin, le domaine social : la création de telles centrales UGES dans les mines abandonnées pourrait également avoir ce type d’intérêt. En effet, cela pourrait permettre de proposer une reconversion aux employés des mines concernées.

On estime que le potentiel de cette technique, au niveau mondial, est en réalité énorme. Il a effectivement été estimé à un niveau situé entre 7 et 70 térawattheures (TWh). Les pays qui seraient principalement concernés sont la Chine, l’Inde, la Russie et les États-Unis.

C’est en tout cas une solution qui est porteuse d’espoir pour développer les énergies renouvelables et se lancer dans une vraie transition énergétique. En France, l’exécutif et le Sénat sont pourtant en train de revenir dessus avec leur volonté de donner une part encore plus grande au nucléaire.

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