La batterie au CO₂ qui stocke l’énergie du réseau électrique s’étend dans le monde

• Le système de stockage longue durée d’énergie à base de CO₂ développé par l’italien Energy Dome permet le stockage des énergies renouvelables à l’échelle du réseau électrique
• La première centrale commerciale sur l’île de Sardaigne produit 200 MWh d’électricité en comprimant et en détendant 2 000 tonnes de CO₂ dans un système fermé
• Google, NTPC en Inde et Alliant Energy aux États-Unis prévoient des installations dans plusieurs pays à partir de 2026, pour alimenter des data centers et des habitations en électricité
• La batterie au CO₂ n’a pas de contrainte de relief et ne nécessite pas de minéraux rares ; sa durée de vie est environ 3 fois supérieure à celle du lithium-ion et son coût est inférieur de 30 %
• En accélérant la commercialisation du stockage longue durée d’énergie (LDES), elle s’impose comme une technologie clé pour compenser l’intermittence des énergies renouvelables

---

Structure et principe de fonctionnement de la batterie au CO₂

• L’installation d’Otana, en Sardaigne, repose sur un système cyclique qui comprime, liquéfie et détend le CO₂ dans un dôme fermé
  • Lors de la compression, le CO₂ est pressurisé jusqu’à environ 55 bar, puis refroidi et stocké à l’état liquide
  • Lors de la décharge, le CO₂ liquide est chauffé et vaporisé pour entraîner une turbine à détente gazeuse et produire de l’électricité
• L’ensemble du cycle de charge et de décharge dure environ 10 heures et peut être répété quotidiennement
• Le CO₂ utilisé est un gaz industriel pur, sans impuretés ni humidité, ce qui aide à prévenir la corrosion des équipements

Plan de déploiement mondial

• NTPC Limited en Inde prévoit d’achever en 2026 sa première centrale à l’étranger, sur le site de la centrale de Kudgi au Karnataka
• Alliant Energy aux États-Unis vise un démarrage des travaux en 2026 dans le Wisconsin, avec pour objectif l’alimentation électrique de 18 000 foyers
• Google prévoit des installations près de grands data centers en Europe, aux États-Unis et en Asie-Pacifique afin d’assurer une alimentation en énergie propre 24 h/24
  • Grâce à une architecture modulaire standardisée, l’installation peut se faire en « plug and play »
  • Google prévoit, grâce à cette technologie, de la faire entrer dans une phase de commercialisation à grande échelle

Besoin en stockage longue durée d’énergie (LDES) et technologies concurrentes

• Il faut des systèmes capables de stocker sur de longues périodes le surplus d’électricité solaire et éolienne afin de fournir du courant pendant plus de 8 heures
• Les batteries lithium-ion actuelles se heurtent à une limite de stockage de 4 à 8 heures ainsi qu’à des problèmes de rentabilité
• D’autres technologies sont étudiées, comme les batteries sodium, fer-air et redox au vanadium, le stockage par air comprimé, hydrogène ou méthanol, ainsi que le stockage gravitaire, mais elles font encore face à des limites de commercialisation
• Le pompage-turbinage permet le stockage longue durée, mais souffre de contraintes topographiques et de délais de construction importants
• La batterie au CO₂ présente des atouts tels que l’indépendance vis-à-vis du relief, la sécurité d’approvisionnement et une bonne rentabilité
  • 30 % moins chère que le lithium-ion, avec une durée de vie environ 3 fois plus longue

Participation de la Chine et concurrence technologique

• China Huadian Corp. et Dongfang Electric Corp. construisent une installation de stockage au CO₂ dans le Xinjiang
  • Selon les informations publiées, sa capacité serait estimée entre 100 MW et 1 000 MW, sans chiffre précis confirmé
• Le CEO d’Energy Dome, Claudio Spadacini, a indiqué que des entreprises chinoises développaient des « systèmes très similaires mais de plus grande taille »

Sécurité et considérations environnementales

• Le dôme de CO₂ atteint une hauteur comparable à celle d’un stade de sport et nécessite un terrain environ deux fois plus vaste qu’une installation lithium-ion de capacité équivalente
• Il peut résister à des vents allant jusqu’à 160 km/h et, en cas d’alerte météo, le CO₂ peut être compressé puis stocké afin de rétracter le dôme en une demi-journée
• En cas de rupture, 2 000 tonnes de CO₂ seraient libérées, soit l’équivalent des émissions de 15 vols aller-retour New York–Londres
  • Les personnes à proximité doivent se tenir à plus de 70 m
• Le CEO explique toutefois que ce volume d’émissions reste minime par rapport à celui d’une centrale au charbon

Caractéristiques techniques et efficacité

• Les technologies clés reposent sur l’étanchéité des turbomachines, le stockage d’énergie thermique et la récupération de chaleur après condensation, ce qui permet de réduire les coûts et d’améliorer l’efficacité
• Tous les composants peuvent être approvisionnés via les chaînes logistiques industrielles existantes
• Le dôme peut être installé en une demi-journée, et l’ensemble de la centrale peut être achevé en moins de 2 ans
• Une surface plane de 5 hectares suffit pour l’installation, ce qui limite les contraintes géographiques

Portée industrielle

• La batterie au CO₂ constitue une nouvelle solution pour le réseau électrique, combinant stockage longue durée, faible coût et absence de contrainte topographique
• Elle contribue à résoudre le problème d’intermittence des énergies renouvelables et à stabiliser les data centers ainsi que les réseaux électriques nationaux
• Avec la participation de Google et de grands énergéticiens, sa commercialisation mondiale devrait s’accélérer

[GN⁺]

Réactions sur Hacker News

• Comparer simplement le rendement aller-retour (60 à 75 %) d’une batterie au CO2 aux ~90 % du lithium-ion manque de contexte
  Pour le stockage à l’échelle du réseau, l’économie globale — durée de vie, amortissement, cycle de remplacement — compte davantage que le rendement
  Le lithium-ion se dégrade après 7 à 10 ans ou 5 000 à 7 000 cycles, mais si la batterie au CO2 tient plus de 20 ans, un rendement plus faible n’est pas forcément un gros problème
  En particulier, le système au CO2 permet de découpler la puissance (taille de la turbine) et la capacité de stockage (taille des réservoirs), ce qui le rend aussi intéressant pour le stockage saisonnier
  Dommage toutefois que l’article ne donne pas de données sur l’évolution du rendement selon la durée de décharge
  • Ce système utilise l’air ambiant comme puits thermique lors de la compression et comme source de chaleur lors de la détente
    S’il y avait à proximité des réservoirs de stockage d’eau chaude pour conserver cette chaleur, on pourrait sans doute améliorer le rendement sur des cycles courts (charge le jour, décharge la nuit)
• On voit une erreur d’unité dans l’article d’IEEE Spectrum
  La capacité de stockage hydraulique y est exprimée en MW, alors qu’il faudrait en réalité des MWh
  L’article de Bloominglobal parle aussi de 100MW et 1000MW, mais c’est inexact comme unité d’énergie
  • Explication détaillée du problème
    La puissance (MW) ne se stocke pas ; seule l’énergie (MWh) peut l’être
    Par exemple, stocker 1GW pendant 1 jour correspond à 24GWh, et il existe très peu d’installations hydroélectriques de stockage de cette taille
    La formulation correcte serait donc quelque chose comme « plusieurs GWh de stockage pouvant être restitués sur plusieurs jours »
    D’ailleurs, l’article de Bloomberg indique bien 1GWh
  • Les centrales sont généralement décrites par leur puissance maximale (MW), donc le journaliste a peut-être confondu
    Cela dit, le deuxième paragraphe mentionne déjà la différence entre MWh et MW
  • L’unité « watt-heure (Watt-hour) » prête à confusion
    Puisque 1W = 1J/s, on peut se demander pourquoi la capacité des batteries n’est pas exprimée en joules
    Au fond, Wh revient à J/s × h, donc l’unité paraît un peu bizarre
  • L’ensemble de l’article d’IEEE donne une impression de brochure commerciale
    Il n’y a même pas de chiffre de rendement, et on y lit aussi des phrases sans réel fondement du type « le lithium-ion ne stocke que 4 à 8 heures »
    L’article explique aussi mal pourquoi on utilise du CO2 plutôt que de l’azote
• Certains se demandent si Google veut coupler cette technologie au refroidissement des data centers
  Le stockage de gaz comprimé implique de fortes pertes thermiques, donc l’associer à des data centers très demandeurs en refroidissement pourrait améliorer le rendement
  Rien que le fait de décaler dans le temps la consommation électrique du refroidissement pourrait déjà avoir de la valeur
  • Le schéma de la batterie au CO2 d’Energy Dome montre qu’un réservoir d’eau sert de stockage thermique
    L’eau a une bonne efficacité de stockage thermique grâce à un faible rapport surface/volume
  • En faisant fonctionner deux batteries sur des cycles opposés, on pourrait peut-être réduire le gaspillage énergétique : l’une refroidit pendant que l’autre chauffe
  • Installé avec un data center, même la chaleur basse température perdue pourrait servir à alléger la charge de refroidissement
  • Au final, la chaleur générée à la compression et celle perdue à la détente pourraient se compenser, et devenir globalement neutres sur le long terme
• Le fait d’utiliser du CO2 pur, et non du CO2 capté à la source, n’apporte quasiment aucun avantage environnemental
  C’est annoncé comme 30 % moins cher que le lithium-ion, mais les batteries sodium se dirigent déjà vers des coûts dix fois plus faibles, donc la compétitivité reste floue
  Cette technologie semble surtout bénéficier d’un bon timing
  • En citant l’explication de Lambdaone, le point clé est le découplage entre le coût de la puissance et celui du stockage
    Dans une batterie classique, puissance et capacité coûtent ensemble cher ; dans un système au CO2, il suffit d’agrandir les réservoirs pour augmenter la capacité à moindre coût
    Cela le rend adapté au stockage longue durée, par exemple pour le transfert d’énergie entre saisons
  • Même si le sodium-ion descend à 10 à 20$/kWh, il reste les problèmes de dégradation, durée de vie et risque d’incendie
  • Même un peu moins cher que le lithium, cela reste bien plus coûteux que le pompage-turbinage
    Le pompage-turbinage coûte cher au départ, mais ses coûts d’exploitation restent faibles pendant des décennies
    Cela ressemble à une technologie conçue pour séduire les investisseurs
  • Comme avec la loi de Wright, ils semblent miser sur les économies d’échelle
    Standardiser les composants et produire localement permettrait aussi d’éviter les droits de douane
• L’article ne donne pas le rendement, mais insiste sur le fait que c’est 30 % moins cher
  Sachant que le lithium-ion a chuté de 80 % en prix sur les dix dernières années, cet avantage ne durera peut-être pas
  Cela dit, on leur souhaite quand même de réussir à grande échelle
  • Si l’électricité d’entrée est un surplus d’énergies renouvelables, le rendement importe peu
    Au final, le point clé reste le CAPEX (coût d’investissement)
  • Ce chiffre ne concerne peut-être que le coût de fabrication
    En regardant le coût sur l’ensemble du cycle de vie, l’écart peut être bien supérieur à 30 % face au lithium-ion
    En particulier, le coût du recyclage est bien plus élevé pour le lithium-ion
  • C’est moins cher que le lithium-ion, ça n’utilise pas de ressources rares, et on peut espérer une durée de vie trois fois plus longue
  • Un rendement aller-retour d’environ 75 % n’est pas mauvais
    Couplé à des réseaux de chauffage et de refroidissement urbains, cela pourrait être encore plus efficace
  • Au final, il faut plusieurs technologies
    Une seule solution n’a pas besoin de tout résoudre
• Les technologies de stockage par gaz comprimé sont testées depuis longtemps, mais cette fois cela semble plus crédible
  Cela rappelle l’ancienne startup LightSail Energy
  L’usage de CO2 pur, le passage à grande échelle et l’amélioration de la gestion thermique font la différence cette fois-ci
• La technologie paraît tellement simple que le fait qu’elle semble trop belle pour être vraie la rend presque suspecte
  On dit que le coût des équipements de puissance et celui des cuves de stockage sont découplés, mais aucun chiffre concret n’est publié
  • Le CO2 est un gaz maniable avec des exigences de pression plus faibles, ce qui simplifie la conception des cuves
    Même à l’échelle d’une bonbonne de paintball, il est plus efficace que l’air comprimé
    Cela dit, la perte d’énergie lors de la reliquéfaction reste la variable principale
    Mais dans une boucle fermée, les pertes ne devraient pas être énormes
  • L’inconvénient principal est sans doute un rendement aller-retour faible
    Plus la durée de stockage est longue, plus les pertes de refroidissement pourraient augmenter
    Au final, l’électricité ira peut-être surtout vers le lithium/sodium-ion, et la chaleur vers le stockage dans le sable ou la terre
  • Il se peut même que le cycle de refroidissement lui-même soit plus utile pour piloter la charge du réseau
  • Les pertes du stockage thermique posent problème, mais 75 % de rendement sur du stockage court reste assez élevé
  • Même si le dôme se rompait, un rejet de 2 000 tonnes de CO2 ne représenterait que l’équivalent d’environ 15 allers-retours New York–Londres en avion, donc quelque chose de relativement limité
    Au fond, cette technologie vise surtout le stockage d’appoint pour les renouvelables
• Certains s’inquiètent de ce qui se passerait si le dôme se rompait et que le CO2 s’échappait
  2 000 tonnes représentent environ 1 million de m³, et comme le CO2 est plus lourd que l’air, il resterait au niveau du sol
  Il y aurait donc un risque d’asphyxie, comme lors de la catastrophe du lac Nyos
  • Le CO2 provoque chez l’humain une réponse hypercapnique (hypercapnic response) qui crée immédiatement une sensation d’inconfort et pousse à s’éloigner
    Il serait donc moins dangereux qu’un gaz inerte comme l’argon, mais une fuite massive pourrait malgré tout rester mortelle
  • Le sujet est aussi abordé à la fin de l’article
    Même si le dôme éclatait, cela représenterait environ 15 vols transatlantiques en émissions, et à 70 m de distance on resterait en sécurité
    Ce ne serait pas une catastrophe de type Bhopal
  • L’entreprise dit avoir conçu le système autour d’un périmètre de sécurité de 70 m
    Même en cas de destruction par un ouragan, le vent disperserait le CO2, et des détecteurs de fuite ainsi que des masques à oxygène permettraient de réduire les risques
  • Le lac Nyos correspondait à un rejet de 200 000 tonnes en une seule fois ; ici, avec 2 000 tonnes, on est dans un ordre de grandeur bien plus faible et probablement plus progressif
  • C’est moins dangereux qu’un stockage de gaz naturel, car il n’y a pas de risque d’explosion
• Certains partagent leur expérience personnelle avec le solaire résidentiel
  Deux panneaux de 960W coûtent 400 $, alors qu’un Anker Solix 3800 (3,8kWh) coûte 2 400 $, donc le stockage revient bien plus cher que la production
  Si le coût du stockage baissait, les foyers des pays en développement pourraient devenir électriquement autonomes
  • Il existe beaucoup d’options bien moins chères qu’Anker
    Par exemple, une configuration de 10kWh coûte autour de 2 690 à 3 300 $, et en DIY on peut descendre sous les 2 000 $
  • Sur le site de Will Prowse, on peut voir une liste récente de batteries recommandées
    Des batteries de type server rack de 5kWh se trouvent à moins de 1 000 $
  • Exemple de devis aux Philippines : batterie de 15kWh + kit de 16 panneaux pour environ 5 275 $
    Aux États-Unis, le vrai problème vient de la réglementation et d’un marché de l’installation très coûteux
  • Le prix d’Anker paraît étrange puisqu’il dépasse celui d’une batterie automobile (84kWh)
  • Les grosses batteries à l’échelle MWh tournent autour de 160 euros/kWh, installation comprise
• Comparaison avec le stockage gravitaire d’énergie consistant à soulever des blocs de béton
  • L’article le mentionne aussi : « on a également essayé de suspendre de lourds objets dans les airs avant de les laisser retomber, mais les contraintes géologiques et le faible rendement rendent la commercialisation difficile »
  • Au final, on n’obtient guère mieux que le rendement d’un petit pompage-turbinage
    Quand on pense à la masse et au volume d’eau des grands réservoirs, l’écart d’échelle est énorme