70 000 m³ d’eau à une température de 80-90 °C : telle est l’idée imaginée par le Danemark pour stocker 3 300 000 kWh d’énergie renouvelable.

Le Danemark est en tête dans une technologie encore peu visible en dehors du secteur énergétique : les soi-disant groplager, de grands fosses de stockage thermique remplies d’eau chaude.

On peut y stocker de l’énergie provenant de chaleur résiduelle, d’énergie solaire ou d’excédents électriques, dans le but de déconnecter la production de la consommation et de déplacer la disponibilité de chaleur au moment où elle est la plus utile ou la moins chère.

Le gigantesque réservoir danois pour le chauffage

Le cas le plus représentatif se trouve à Høje Taastrup, une localité située au nord-est de Copenhague. Là-bas fonctionne un réservoir de 70 000 mètres cubes d’eau chaude, doté d’une capacité de stockage de 3 300 MWh.

Il n’est pas connecté à une source de chaleur spécifique, mais au principal réseau de transport du système de chauffage urbain de la capitale danoise ; ainsi, l’excès de chaleur accumulé dans ces canalisations peut être stocké et utilisé plus tard, lorsque d’autres solutions de chauffage deviennent plus coûteuses.

La logique du système est simple : lorsque l’électricité est bon marché, les entreprises de chauffage collectif peuvent mettre en marche des chaudières électriques ou des pompes à chaleur pour produire de l’eau chaude, et cet excédent est stocké dans le réservoir. Plus tard, lorsque le prix de l’énergie augmente, la chaleur stockée est réintroduite dans le réseau.

Cette énergie peut également provenir de la chaleur solaire, de la chaleur résiduelle ou des excédents d’électricité éolienne et solaire qui alimentent des pompes à chaleur ou des chaudières électriques. Dans le réservoir de Høje Taastrup, la température de l’eau se situe autour de 80-90 degrés.

Aalborg CSP, entreprise spécialisée dans le développement de solutions énergétiques intégrées basées sur le stockage thermique, affirme que cette technologie apporte de la flexibilité aux entreprises de chauffage, car elle leur permet de stocker de l’énergie thermique lorsque le prix de l’électricité est bas et de l’utiliser lorsque ce dernier augmente.

La société conçoit et fournit des solutions clé en main pour des systèmes énergétiques intégrés, reposant sur de grandes pompes à chaleur et des systèmes de stockage thermique. En pratique, le groplager agit comme une batterie de chaleur qui aide à équilibrer l’offre et la demande au sein du réseau urbain.

Le principal défi technique réside dans le couvercle du réservoir. Aalborg CSP a breveté deux solutions pour ce couvercle, qui fonctionne comme une barrière isolante. Il s’agit d’une structure ouverte à la diffusion, conçue pour permettre à la vapeur de monter à travers le système isolé, et divisée en sections afin de résister à la pluie et à la neige qui s’accumulent sur sa surface. Dans le cas de Høje Taastrup, cette couche supérieure couvre 11 000 mètres carrés et est divisée en 10 sections, chacune disposant d’un puits de pompage pour évacuer l’eau du couvercle. L’entreprise affirme que cette conception réduit de manière significative les pertes de chaleur ainsi que les coûts d’exploitation.

Le fonctionnement du fossé a également bouleversé le schéma classique de ces entrepôts, conçus depuis des décennies pour se remplir en été et se vider en hiver. À Høje Taastrup, les opérateurs effectuent environ 30 cycles par an, une fréquence qui améliore le rendement de l’investissement et réduit les pertes thermiques, car l’eau reste moins longtemps à l’intérieur du réservoir. L’entreprise elle-même affirme que plus le nombre de cycles de chargement et de déchargement est élevé, plus rapidement l’infrastructure est amortie.

La prochaine étape envisagée par Aalborg CSP consiste à installer des panneaux solaires sur le toit du bassin. L’idée serait d’offrir une double utilisation au terrain : le stockage de chaleur d’une part, et la production d’électricité d’autre part. Cette proposition s’inscrit dans une vision plus large d’infrastructures énergétiques efficaces, où la même surface sert à plusieurs fonctions et réduit la pression sur les sols disponibles.

La Suède suit avec intérêt cette technologie

Chris Bales, professeur d’ingénierie énergétique à l’Université de Dalarna, rappelle qu’plus de 200 villes suédoises possèdent de bonnes conditions géologiques pour le stockage thermique à grande échelle, selon une étude menée en collaboration avec l’Université de Halmstad.

Il ajoute que la grande majorité des réseaux de chauffage urbain du pays dispose de zones potentielles pour le stockage de chaleur à une distance raisonnable du réseau, bien que beaucoup soient trop petites pour que le projet soit rentable. Dans de tels cas, dit-il, il peut être plus approprié de recourir à un réservoir d’accumulation. Il souligne également que, s’il existe un groplager, il est plus facile de connecter d’autres sources de chaleur, comme la chaleur résiduelle des industries locales.