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10 Juni 2016 | La Revue POLYTECHNIQUE 04/2016 | Énergie

Un système original de stockage d’énergie

Michel Giannoni

Le système de gestion et stockage hydropneumatique d’énergie HyPES mis au point par la société Enairys, possède un design modulaire et flexible qui le destine à une large gamme d’applications stationnaires. Il a obtenu le soutien financier du canton de Vaud dans le cadre du programme «100 millions pour les énergies renouvelables et l’efficacité énergétique».
Le système HyPES (Hydro-Pneumatic Energy Storage System) a pour objectif d’améliorer l’efficacité énergétique et de fournir de l’énergie renouvelable à la demande, grâce à un mode de stockage écologique, économique et durable, basé sur l’air comprimé. Il doit permettre le lissage et le décalage temporel de la production aléatoire des sources renouvelables intermittentes, telles que les sources éoliennes et photovoltaïques, avant leur injection dans le réseau, afin de mieux stabiliser le réseau local ou de décaler la production aux heures de pointes.

La société Enairys Powertech SA, une jeune pousse issue de l’EPFL, exploite actuellement, avec la collaboration de Siemens Suisse SA, une installation pilote au Parc scientifique de l’EPFL.
 
Les trois composants principaux du système HyPES (Hydro-Pneumatic Energy Storage System).

 

Description du système
Le système de stockage hydropneumatique d’énergie HyPES d’Enairys est constitué de trois éléments principaux:
Une unité de stockage modulairecomprenantdes batteries de cylindres haute pression en acier ou en fibre de carbone ou de verre, destinées au stockage de l’air comprimé produit par le système. Son volume utile total définit la capacité énergétique du système.
Une unité de conditionnement d’eau, dont le rôle est de nettoyer et maintenir l’eau du système à température ambiante. Elle est essentiellement constituée d’un réservoir, d’un filtre et d’un échangeur de chaleur. 

Une unité modulaire de conversion et gestion d’énergie, qui utilise l’eau du système pour convertir en air comprimé haute pression, toute ou partie de l’énergie électrique fournie par différentes sources. Et lorsque cela est requis, elle reconvertit cet air comprimé en électricité pour alimenter une charge ou le réseau électrique. La taille de cette unité dépend de la puissance maximale du système.
Ce design modulaire, de même que la séparation entre la partie puissance et la partie énergie, procurent une grande souplesse dans le dimensionnement et l’exploitation du système.
 
Lissage et décalage temporel de la production photovoltaïque.

 

Les avantages écologiques
La technologie HyPES utilise essentiellement des composants naturels (air, eau) et des matériaux facilement recyclables (aluminium, acier…). Elle s’appuie sur des bases technologiques en hydropneumatiques et électronique de puissance éprouvées et bien établies dans l’industrie, qui lui assurent un fonctionnement fiable pendant une longue durée, sans impact sur l’environnement.
Le système HyPES permet d’assurer, aux applications ou résidences autonomes en milieux isolés (îles, montagnes, villages éloignés, etc.), une autonomie énergétique durable uniquement à partir de sources d’énergies renouvelables comme des éoliennes ou des panneaux photovoltaïques. On peut l’utiliser comme alimentation de secours pour protéger des applications sensibles ou stratégiques (hôpitaux, centres de données, relais téléphoniques, etc.) contre les variations de tension et les coupures intempestives dans des contextes de réseau fragile. 
Il peut également permettre de supprimer les pics de consommation ou optimiser les coûts d’énergie dans des contextes de grande volatilité des prix (stocker aux heures creuses pour décharger aux heures de pointe, par exemple).
 
Une solution intégrée clés en main
Le système HyPES intègre à la fois les éléments de sécurité, qualité de puissance, stockage et gestion des flux énergétiques. Il suffit à l’utilisateur de connecter ses sources d’énergies et ses charges électriques.
 
Production d’air comprimé haute pression
Des versions simplifiées du système HyPES, fonctionnant uniquement en mode compresseur, sont utilisées pour produire efficacement de l’air comprimé haute pression (>200 bar) pour diverses applications, telles que les stations de recharge rapide pour voitures à air comprimé, par exemple. 
 
Mission et objectifs du constructeur
La jeune pousse Enairys a actuellement pour objectif de transformer rapidement la technologie HyPES en un produit commercialisable. Elle envisage de réaliser des installations pilotes pour le test dans la durée et de valider ces systèmes en situation d’exploitation réelle.
 
Les marchés cibles du système HyPES.
 

Collaboration avec Siemens et projets futurs
Siemens fournit une grande variété de solutions industrielles dans des domaines clés de la technologie HyPES, à savoir l’automatisation industrielle, les machines électriques, les convertisseurs de puissance et la sécurité électrique. Siemens fournit un important support technique pour le choix, l’intégration et la mise en service de ses composants dans les systèmes HyPES. Son réseau de distribution mondiale pourra contribuer, plus tard, à faciliter la commercialisation et le service après-vente des systèmes HyPES. Pour Enairys, cela représente un gain de temps, une réduction des coûts de développement, ainsi que des facilités dans le domaine de la standardisation et de l’industrialisation avec l’objectif de construire, en 2016, une installation pilote de 25 kW. Une autre de 250 kW devrait suivre en 2018, puis une de 2,5 MW deux ans plus tard. Dans cette optique, Enairys est à la recherche de partenaires financiers, industriels et commerciaux pour amener la solution HyPES au succès commercial.
 
Profil de l’entreprise
Fondée en 2008, basée dans le parc scientifique d’Ecublens, Enairys Powertech SA est une jeune pousse de l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL). Elle offre une gamme de solutions innovantes et écologiques de gestion et stockage, basées sur ses innovations en hydropneumatique et électronique de puissance.
Enairys est dirigée par Sylvain Lemofouet, cofondateur et président, principale force innovatrice de la technologie à la base des produits de la société. Le Prof. Alfred Rufer, cofondateur et vice-président, directeur du Laboratoire d’Electronique Industrielle de l’EPFL, fut l’initiateur et le superviseur des travaux de recherche dont les résultats ont conduit au projet Enairys. Le Prof. Ali Sultan, directeur de la société SwiCETec SA (Swiss CleanEnergy Technology) basée à St-Sulpice, est également cofondateur d’Enairys. Il possède une grande expérience dans le développement et la coordination de projets basés sur des technologies énergétiques écologiques en Europe et au Moyen-Orient.
Enairys a participé au Sommet mondial des énergies du futur (WFES 2014), du 20 au 22 Janvier 2014 au Centre National d’Exposition d’Abu Dhabi.
 
Enairys Powertech SA
Parc scientifique EPFL – PSE D
1015 Lausanne
www.enairys.com