La plateforme d’essai ESI, de nouvelles voies vers le système énergétique du futur

D’ici 2050, il faudra que le système énergique suisse ait été graduellement transformé. Le paquet de mesures de la Confédération intitulé «Stratégie énergétique 2050» prévoit de sortir de l’énergie nucléaire. La consommation d’énergie doit être réduite. Les nouvelles énergies renouvelables, comme l’énergie solaire, l’énergie éolienne et l’énergie issue de la biomasse, doivent être développées et les ressources existantes mieux exploitées. Avec la plateforme ESI (pour «Energy System Integration»), le PSI met à disposition de la recherche et de l’industrie une plateforme d’essai où les solutions prometteuses peuvent être testées dans toute leur complexité.

L’utilisation efficace de l’énergie solaire et de l’énergie éolienne, notamment, place le système énergétique face à de gros défis. Le réseau électrique ne supporte pas les fluctuations importantes et doit être sans cesse maintenu en équilibre entre l’offre et la demande. De nuit, les installations photovoltaïques sont inefficaces et quand le vent est faible, les éoliennes ne tournent plus. A l’inverse, quand le soleil brille de tous ses feux et quand le vent souffle fort, il arrive que l’énergie obtenue se perde sans être utilisée, parce qu’à ce moment précis, le réseau électrique n’était pas en mesure d’absorber le courant excédentaire.

Un développement de l’énergie solaire et éolienne seul menerait en partie à rien: il produirait encore plus souvent du courant inutilisable. Outre adapter la demande, la solution logique consiste à stocker le courant de manière, par exemple, à pouvoir utiliser la nuit l’électricité excédentaire produite durant la journée. Il n’y a qu’un problème: il est difficile de stocker directement l’électricité et impossible de la stocker à long terme sous forme de courant. La technologie appelée «power-to-gas» représente une solution à ce dilemme. Elle permet de convertir le courant électrique en gaz à haute énergie comme l’hydrogène et le méthane. Ces gaz sont aisément stockables et peuvent être reconvertis en courant au besoin. Ils peuvent aussi être utilisés comme matière première dans l’industrie ou comme carburant renouvelable dans les véhicules à hydrogène ou à gaz naturel – ils viennent d’ailleurs d’être testés dans ce sens au «Future Mobility Demontrator» du Laboratoire fédéral d’essai des matériaux et de recherche (Empa), à Dübendorf. L’infrastructure de la plateforme ESI permet un examen détaillé de ces processus de stockage et de conversion.

Contrairement à l’énergie solaire et éolienne, il est possible de produire de l’énergie renouvelable à partir de la biomasse en fonction des besoins. Les biomasses sont par nature des vecteurs énergétiques. En Suisse, ce sont surtout le bois et le lisier qui présentent un potentiel encore inutilisé pour un approvisionnement énergétique efficace et durable. La biomasse pourrait permettre de couvrir environ 10% des besoins énergétiques du pays. Par ailleurs, la biomasse peut contribuer à compenser les fluctuations induites par le courant solaire et éolien. Là aussi, la plateforme ESI offre une infrastructure adéquate pour tester la production d’énergie à partir de la biomasse dans ses différentes compositions.

La plateforme ESI est configurée pour une puissance d’environ 100 kilowatts. En tant que plateforme d’essai, elle est ouverte aux partenaires de la recherche et de l’industrie. Elle représente une première étape de la transition du laboratoire à l’application industrielle et offre à ce titre la possibilité d’étudier la faisabilité technique de différents processus et procédés. Il est ainsi possible de tester à petite échelle de nouvelles idées et d’apprécier de manière réaliste leur potentiel pour une exploitation industrielle. Le PSI exploite la plateforme ESI pour réunir et tester la diversité de son expertise dans le domaine de la recherche énergétique. Ceci permet de visualiser ce qui est immédiatement faisable et d’intégrer des résultats dans le développement de scénarios pour d’éventuels systèmes énergétiques à venir. Car une chose est sûre: les défis de l’avenir énergétique de la Suisse ne peuvent être relevés que collectivement. Ainsi, le PSI dirige deux pôles de compétences pour la recherche énergétique, initiés par la Confédération dans le cadre du plan d’action «Recherche énergétique suisse coordonnée»: le pôle de compétences dévolu au stockage de l’électricité et de la chaleur (SCCER Heat and Electricity Storage) et le pôle de compétences dévolu à la bioénergie (SCCER BIOSWEET). Le PSI travaille aujourd’hui déjà à l’approvisionnement énergétique de demain. Ainsi il collabore dans ce cadre avec des partenaires de l’industrie, comme le gestionnaire du réseau suisse à haute tension Swissgrid, le prestataire énergétique zurichois Energie 360°, Siemens et Swiss Hydrogen.

Le PSI est extrêmement intéressé par la possibilité de nouer d’autres partenariats avec l’industrie. De par sa flexibilité, le site offre des possibilités très diverses aux entreprises pour tester leurs idées et innovations. La plateforme ESI fait partie également de l’offre aux entreprises désireuses de s’établir dans le PARK INNOVAARE. Ce parc d’innovation est en train de voir le jour à proximité immédiate du PSI. Grâce à la coopération étroite entre le PSI et les entreprises, il devrait générer des innovations et permettre de lancer rapidement ces dernières sur le marché.