Des sphères de béton géantes au fond de l'océan : la solution révolutionnaire pour stocker l'énergie renouvelable

Sinking Giant Concrete Orbs to the Bottom of the Ocean Could Store Massive Amounts of Renewable Energy

Des sphères de béton géantes au fond de l'océan : la solution révolutionnaire pour stocker l'énergie renouvelable

À environ 600 mètres sous la surface de l'océan, au large de la Californie, une sphère de béton de la taille d'une petite maison s'apprête à révolutionner le stockage de l'énergie renouvelable. Ce projet audacieux, nommé StEnSea (Stored Energy in the Sea), vise à résoudre l'un des plus grands défis de la transition énergétique : comment stocker l'électricité produite par les énergies renouvelables lorsque le vent ne souffle pas et que le soleil ne brille pas.

Le concept est étonnamment simple. Imaginez une sphère creuse en béton posée sur le fond marin. Lorsqu'il y a un excédent d'électricité (provenant par exemple d'un parc éolien offshore), cette énergie est utilisée pour pomper l'eau hors de la sphère, créant un vide à l'intérieur. Quand l'énergie est nécessaire, une vanne s'ouvre et l'eau de mer, poussée par la pression océanique, envahit la sphère en faisant tourner une turbine qui génère de l'électricité.

En 2017, l'Institut Fraunhofer a testé avec succès ce système dans le lac de Constance en Allemagne avec une sphère de 3 mètres de diamètre. Aujourd'hui, l'équipe prépare un prototype bien plus ambitieux : une sphère de 9 mètres de diamètre pesant 400 tonnes qui sera ancrée entre 500 et 600 mètres de profondeur au large de Long Beach en Californie. Ce prototype devrait entrer en service fin 2026 avec une capacité de stockage de 0,4 mégawatt-heure.

À terme, l'objectif est de déployer des champs entiers de sphères de 30 mètres de diamètre. Selon les estimations, cette technologie pourrait offrir une capacité de stockage globale de 817 000 gigawatt-heures, de quoi alimenter environ 75 millions de foyers pendant un an. Le coût est estimé à 4,6 centimes d'euro par kilowatt-heure stocké, ce qui en fait une solution compétitive face aux batteries traditionnelles.

Ce système ingénieux s'inspire du principe des stations de transfert d'énergie par pompage (STEP), mais en utilisant la pression naturelle des fonds marins plutôt que des réservoirs en altitude. Contrairement aux STEP traditionnelles qui nécessitent des sites montagneux spécifiques, ces sphères sous-marines peuvent être installées près des sources de production d'énergie renouvelable offshore, sans impact visuel ou occupation de terres.

Le projet StEnSea, né en 2011 de l'imagination du physicien Horst Schmidt-Böcking et du Dr Gerhard Luther, pourrait bien représenter l'avenir du stockage d'énergie à grande échelle. Alors que le monde cherche des solutions pour décarboner son économie, cette innovation prouve que les réponses aux défis énergétiques pourraient bien se trouver au fond des océans.

Những quả cầu bê tông khổng lồ dưới đáy biển: Giải pháp đột phá lưu trữ năng lượng tái tạo

Ở độ sâu khoảng 600 mét dưới mặt nước biển ngoài khơi California, một quả cầu bê tông có kích thước bằng ngôi nhà nhỏ sắp thay đổi cách chúng ta lưu trữ năng lượng tái tạo. Dự án táo bạo mang tên StEnSea (Năng lượng Lưu trữ dưới Biển) nhằm giải quyết thách thức lớn nhất trong quá trình chuyển đổi năng lượng: làm thế nào tích trữ điện khi gió ngừng thổi và mặt trời không chiếu sáng.

Nguyên lý hoạt động vô cùng đơn giản. Một quả cầu rỗng bằng bê tông được đặt dưới đáy biển. Khi có điện dư thừa (ví dụ từ trang trại gió ngoài khơi), năng lượng này sẽ bơm nước biển ra khỏi quả cầu, tạo ra môi trường chân không bên trong. Khi cần điện, van mở ra và nước biển tràn vào dưới áp lực khổng lồ của đại dương, làm quay tuabin phát điện.

Năm 2017, Viện Fraunhofer đã thử nghiệm thành công hệ thống này với quả cầu đường kính 3m tại hồ Constance, Đức. Hiện nhóm nghiên cứu đang chuẩn bị thử nghiệm phiên bản lớn hơn nhiều - một quả cầu đường kính 9m nặng 400 tấn sẽ được neo ở độ sâu 500-600m ngoài khơi Long Beach, California. Nguyên mẫu này dự kiến hoạt động vào cuối năm 2026 với khả năng lưu trữ 0,4 megawatt-giờ điện.

Mục tiêu cuối cùng là triển khai hàng loạt quả cầu đường kính 30m. Theo tính toán, công nghệ này có tiềm năng lưu trữ toàn cầu lên tới 817.000 gigawatt-giờ, đủ cung cấp điện cho khoảng 75 triệu hộ gia đình trong một năm. Chi phí ước tính chỉ 4,6 cent euro mỗi kilowatt-giờ, cạnh tranh hơn nhiều so với pin truyền thống.

Hệ thống khéo léo này dựa trên nguyên lý của nhà máy thủy điện tích năng (STEP), nhưng thay vì dùng hồ chứa trên núi, nó tận dụng áp suất tự nhiên của đáy biển. Khác với STEP truyền thống đòi hỏi địa hình núi đặc biệt, các quả cầu dưới biển có thể lắp đặt gần nguồn năng lượng tái tạo ngoài khơi mà không chiếm đất hay ảnh hưởng cảnh quan.

Dự án StEnSea ra đời năm 2011 từ ý tưởng của nhà vật lý Horst Schmidt-Böcking và tiến sĩ Gerhard Luther, hứa hẹn trở thành tương lai của lưu trữ năng lượng quy mô lớn. Trong bối cảnh thế giới tìm kiếm giải pháp giảm phát thải, sáng kiến này chứng minh rằng câu trả lời cho bài toán năng lượng có lẽ đang nằm sâu dưới đáy đại dương.