Utiliser l’électricité solaire à tout moment avec les batteries à flux redox

Comment utiliser l’énergie solaire ou éolienne même lorsqu’il n’y a ni soleil ni vent? C’est la question fondamentale que se sont posé Jakob Bitner, Michael Peither et Felix Kiefl, les fondateurs de la start-up munichoise Voltstorage. La réponse est simple: grâce au stockage de l’électricité. Mais la mise en œuvre s’est avérée un peu plus difficile. Le défi consistait à rentabiliser l’ensemble au maximum. En effet, investir dans un stockage sur batterie traditionnel est généralement trop cher par rapport au rendement. De plus, la durabilité a été et demeure une préoccupation majeure. Le stockage d’électricité à base de lithium existe déjà sur le marché, mais il est discutable d’un point de vue écologique. Il fallait donc innover.

L’innovation: l’accumulateur à flux redox

Michael Peither l’a découverte pendant ses études sous la forme des accumulateurs à flux redox. Cette technologie existe depuis les années 1950, mais jusqu’à présent, quasiment personne ne l’avait encore utilisée à des fins de production commerciale. En 2015, Michael Peither prend un semestre de vacances et développe un premier prototype dans la cave de la maison familiale. Un an plus tard, il fonde l’entreprise Voltstorage en compagnie de Felix Kiefl et de Jakob Bitner. Mais en quoi cette technologie est-elle si particulière?

Des batteries sans compromis

Les batteries lithium-ion sont très répandues depuis longtemps. De nombreux fabricants intègrent ce type de batterie non seulement dans les smartphones, les ordinateurs portables et les tablettes, mais aussi dans les voitures électriques ainsi que dans le stockage d’électricité stationnaire. Deux matières premières font l’objet de critiques particulières dans le cadre de leur fabrication: le lithium et le cobalt. Le premier est extrait des lacs salés et des mines, ce qui constitue souvent une grave atteinte à la nature. Quant au cobalt, ce sont surtout les conditions de travail liées à son extraction qui suscitent les critiques. C’est surtout dans les mines du Congo, l’un des principaux exportateurs de cobalt, que les conditions sont précaires.

Ces deux inconvénients sont sans importance pour les batteries de Voltstorage. En effet, leurs systèmes de stockage reposent sur une technologie totalement différente. La start-up munichoise n’a pas besoin d’aller chercher les matières premières nécessaires au Congo ou dans les déserts de sel du Chili. Elle utilise le système de batterie à flux redox – une batterie liquide, également appelée cellule de flux. Voltstorage est la première entreprise au monde à proposer ce type de stockage d’électricité destiné à un usage domestique.

Un système de batterie à flux redox se compose de deux réservoirs dans lesquels des électrolytes liquides circulent dans des circuits séparés. Une membrane intermédiaire permet de faire circuler les ions et de produire de l’électricité. Les entrepreneurs ont notamment utilisé du vanadium en guise de conducteur électrique pour réaliser l’échange. Cet élément chimique est présent en quantité relativement importante sur la planète, principalement dans différents minéraux. Il s’agit d’un sous-produit issu de la production de l’acier. En alliage avec le chrome, il est utilisé par exemple pour les outils, mais aussi pour la fabrication des turbines d’avion.

La performance sans perte

Là encore, les jeunes entrepreneurs de Voltstorage ont déjà franchi une étape importante. Actuellement, Voltstorage travaille au développement de systèmes de stockage de plus grande taille. La start-up a adopté une approche multitechnologique. Elle travaille d’une part au développement d’un système de stockage industriel basé sur la technologie à flux redox vanadium, et d’autre part, sur des batteries longue durée basées sur la technologie innovante Iron-Salt.

Alors que l’un des inconvénients des batteries au lithium réside dans le fait que leur capacité diminue au fur et à mesure de leur utilisation, les personnes utilisant des batteries équipées de la technologie à flux redox peuvent les recharger plus de 20 fois sans qu’elles perdent en puissance. Les systèmes de stockage sont ainsi capables de maintenir un niveau constant pendant des décennies. Le stockage devient donc nettement plus économique et rentable.

La solution électrolytique utilisée dans les systèmes de batteries à flux redox est en outre composée en grande partie d’eau et n’est donc pas inflammable. De plus, ce stockage d’énergie ne pose pas de problème de ressources lors de sa fabrication. La technologie Iron-Salt présente également l’avantage d’être une technologie de batterie particulièrement économique et résistante aux températures, qui convient également aux zones climatiques difficiles. Les fondateurs de la start-up espèrent donc offrir aux pays émergents et en développement une perspective durable d’approvisionnement en électricité à long terme. «Nous n’avons pas encore planifié notre entrée sur le marché. Mais nous sommes extrêmement confiants. La question n’est pas de savoir si, mais quand», déclare le cofondateur et CEO Jakob Bitner.

Une solution de stockage d’électricité innovante pour les entreprises

Jusqu’à présent, l’entreprise s’est concentrée avec son modèle Smart sur des systèmes de stockage domestiques de la taille d’un réfrigérateur. Voltstorage souhaite désormais augmenter la taille de ses unités de système tout en restant fidèle à son concept de base. Grâce à la technologie Iron-Salt, ces systèmes de stockage devraient permettre à l’avenir de couvrir également les charges de base d’une clientèle professionnelle ayant des besoins élevés en électricité. Avec un prix cible de 5 centimes d’euro par kilowattheure, les systèmes de stockage Iron-Salt seraient les moins chers au niveau mondial.

Des raisons économiques ont également motivé la réorientation stratégique de la start-up. Pour pouvoir se maintenir à plus long terme sur le marché du stockage domestique, l’entreprise aurait dû continuer à réduire ses coûts. Or, cela n’aurait pas été possible en raison des coûts fixes existants. «Si nous produisons le même produit en plus grande quantité, les coûts relatifs diminuent. L’électronique utilisée est la même, mais la puissance augmente. C’est surtout intéressant pour la clientèle professionnelle et cette étape nous fait considérablement gagner en compétitivité», explique Jakob Bitner.

Du capital-risque pour une bonne cause

L’engagement de la start-up pour un monde plus juste et plus propre correspond à la philosophie d’Energie 360°. Pour atteindre son objectif de fournir exclusivement de l’énergie renouvelable d’ici 2040, le fournisseur d’énergie investit de manière ciblée, par le biais de son fonds Smart Energy pour l’innovation et grâce au capital-risque, dans de jeunes entreprises du secteur de l’énergie qui ont fait du développement durable leur cheval de bataille. En effet, un avenir respectueux du climat nécessite des idées innovantes et des entreprises courageuses pour les mettre en œuvre. Energie 360° a soutenu et encouragé Voltstorage dès ses débuts grâce à son fonds Smart Energy pour l’innovation. «Bien que notre entreprise en soit encore à un stade très précoce, Energie 360° a jugé notre approche prometteuse et le concept adapté à ses attentes. Energie 360° a été l’un de nos premiers soutiens. Cela a été extrêmement important, surtout dans la phase de démarrage», déclare Jakob Bitner.