Vues : 0 Auteur : Éditeur du site Heure de publication : 2026-05-11 Origine : Site
À l'ère actuelle de transformation de la structure énergétique mondiale vers la propreté et l'intelligence, la technologie de stockage d'énergie, en tant que support clé pour équilibrer l'offre et la demande d'énergie et absorber les énergies renouvelables, entre dans une période dorée de développement diversifié. Du stockage d'énergie électrochimique traditionnel au stockage d'énergie mécanique en passant par le stockage d'énergie électromagnétique de pointe, diverses technologies jouent leur rôle dans différents scénarios. Parmi eux, le système de stockage d'énergie magnétique supraconducteur (SMES), en tant que représentant principal du stockage d'énergie électromagnétique, s'est distingué nettement des autres technologies de stockage d'énergie en raison de son principe de fonctionnement unique et de ses excellentes performances, devenant ainsi une « référence d'efficacité » très prometteuse dans le domaine du stockage d'énergie et injectant une nouvelle vitalité dans le fonctionnement stable des systèmes électriques.
La logique centrale du système de stockage d'énergie magnétique supraconducteur (SMES) consiste à utiliser des bobines constituées de fils supraconducteurs pour stocker efficacement l'énergie du champ magnétique générée par l'alimentation électrique et l'excitation du réseau, puis à renvoyer de manière stable l'énergie stockée au réseau lorsque la demande d'énergie atteint son maximum, réalisant ainsi une « régulation du déplacement des pics » d'énergie. Un système PMES complet se compose généralement de trois composants principaux : une bobine supraconductrice placée dans un conteneur de refroidissement isolé sous vide, qui est le support principal du stockage d'énergie ; un système de pompe cryogénique et à vide qui assure l'état supraconducteur et fournit un environnement de travail à température extrêmement basse pour la bobine ; et des dispositifs électroniques de contrôle de puissance, qui réalisent un contrôle précis du stockage et de la libération d'énergie. Sa caractéristique de fonctionnement la plus importante est que le courant peut circuler sans résistance dans l'inducteur fermé composé de bobines supraconductrices, maintenant la stabilité du courant sans consommation d'énergie supplémentaire, ce qui est fondamentalement différent des autres technologies de stockage d'énergie qui nécessitent une consommation d'énergie continue pour maintenir l'état de stockage.
Par rapport aux technologies actuelles de stockage d'énergie dominantes, le système PME présente des avantages particulièrement importants, que l'on peut qualifier de « leader en termes de performances » dans le domaine du stockage d'énergie. Ses principaux avantages se concentrent sur trois dimensions : l’efficacité, la vitesse et la capacité de régulation, chacune d’entre elles répondant avec précision aux problèmes des technologies traditionnelles de stockage d’énergie.
Tout d’abord, l’efficacité du stockage d’énergie est extrêmement élevée, permettant une endurance pratiquement sans perte. C’est le principal avantage du stockage d’énergie supraconducteur et la caractéristique clé qui le distingue des autres technologies de stockage d’énergie. Les technologies traditionnelles de stockage d'énergie présentent généralement des problèmes de perte d'énergie : le stockage électrochimique d'énergie (comme les batteries lithium-ion) génère de la chaleur en raison de réactions chimiques pendant la charge et la décharge, entraînant une perte d'énergie, avec un rendement aller-retour généralement compris entre 90 % et 95 % ; le stockage d'énergie mécanique (tel que le stockage par pompage et le stockage d'énergie à air comprimé) présente des pertes dues aux liens de friction mécanique et de conversion d'énergie, parmi lesquels l'efficacité du stockage d'énergie à air comprimé traditionnel est même inférieure à 50 % ; même le stockage d'énergie par volant d'inertie, qui est également un type de stockage d'énergie électromagnétique, subit une atténuation rapide de l'énergie en raison de la résistance de l'air. En revanche, le système SMES utilise la caractéristique de résistance nulle des supraconducteurs, de sorte que le courant circule dans la bobine fermée sans pratiquement aucune perte d'énergie. Des expériences ont montré que son temps de décroissance actuel n'est pas inférieur à 100 000 ans et que l'efficacité énergétique aller-retour peut dépasser 95 %, voire proche de 100 % pour les systèmes à grande échelle. Il peut réaliser une « rétention sans perte » d'énergie à long terme, améliorant considérablement l'efficacité de l'utilisation de l'énergie, et est particulièrement adapté aux scénarios avec des exigences extrêmement élevées en matière de perte d'énergie.
Deuxièmement, la vitesse de libération de l'énergie est extrêmement rapide, avec une réponse précise et immédiate. Lorsque le système électrique est confronté à des situations d'urgence telles que des fluctuations soudaines de charge et des chutes de tension, la vitesse de réponse du système de stockage d'énergie détermine directement la stabilité du réseau électrique. Les technologies traditionnelles de stockage d’énergie ont souvent des délais de réponse évidents : le pompage-turbinage nécessite le démarrage de pompes à eau ou de turbines, avec un temps de réponse généralement infime ; bien que le stockage électrochimique d'énergie puisse atteindre une réponse de l'ordre de la milliseconde, sa stabilité est insuffisante lors d'une sortie de puissance élevée ; le temps de réponse du stockage d'énergie à air comprimé peut même atteindre des dizaines de minutes. En revanche, le système SMES ne nécessite pas de processus complexes de conversion d’énergie et l’énergie du champ magnétique stockée peut être directement convertie en énergie électrique pour la production. Le temps de réponse peut être raccourci à l'ordre de la milliseconde, voire à moins de 1 milliseconde au plus rapide, et il ne faut généralement que quelques secondes pour terminer la libération complète de l'énergie. Il peut combler instantanément l'écart de charge du réseau, supprimer efficacement les fluctuations de fréquence du réseau, empêcher les pannes causées par des changements soudains de charge et fournir une assistance d'urgence rapide et fiable au réseau électrique. Cette capacité de réponse ultra-rapide le rend irremplaçable dans des scénarios tels que la régulation de fréquence du réseau et la compensation de puissance instantanée.
Enfin, il possède une excellente capacité de régulation du réseau électrique et une grande adaptabilité. Avec le raccordement au réseau à grande échelle d'énergies renouvelables intermittentes telles que l'énergie éolienne et l'énergie photovoltaïque, les fluctuations de la tension, de la fréquence, de la puissance active et de la puissance réactive du réseau deviennent de plus en plus sévères, ce qui impose des exigences plus élevées en matière de capacité de régulation des systèmes de stockage d'énergie. Grâce à des dispositifs de contrôle électronique de puissance avancés, le système PMES peut réaliser une régulation précise des paramètres du réseau. Il peut non seulement absorber l'excès d'énergie électrique pour le stockage pendant la période de faible charge du réseau, mais également libérer de l'énergie pendant la période de charge de pointe, ajuster de manière flexible la puissance active et la puissance réactive du réseau, stabiliser la tension et la fréquence du réseau et rendre le fonctionnement du réseau plus stable et efficace. En revanche, le pompage-turbinage est limité par les conditions géographiques et a une plage de régulation limitée ; la précision de la régulation du stockage d'énergie électrochimique est facilement affectée par l'état de la batterie ; Le stockage d'énergie par volant d'inertie convient principalement à la régulation de l'énergie à court terme et est difficile à réaliser une régulation complète du réseau. Cet avantage du stockage d’énergie supraconducteur lui permet de s’adapter parfaitement aux besoins de développement du nouveau système électrique et de fournir un soutien solide à l’absorption efficace des énergies renouvelables.
De plus, le système PMES présente également des avantages implicites en termes de fiabilité élevée et de faibles coûts de maintenance. Son composant central, la bobine supraconductrice, n'a aucun mouvement mécanique, ce qui réduit le risque de défaillance causé par l'usure mécanique et prolonge sa durée de vie ; dans le même temps, en raison de la perte d'énergie extrêmement faible, il n'est pas nécessaire de compléter fréquemment l'énergie, ce qui réduit également la charge de travail et les coûts de maintenance quotidienne. Bien que le système PMES actuel soit encore limité par le coût des matériaux supraconducteurs et de la technologie de refroidissement à basse température et qu'il n'ait pas encore atteint une application commerciale à grande échelle, avec la percée de la technologie des matériaux supraconducteurs à haute température et la diminution des coûts, ses scénarios d'application continueront de s'étendre. Il peut non seulement être utilisé pour la régulation de la fréquence du réseau et l'alimentation électrique de secours, mais également dans les systèmes UPS industriels, les expériences de recherche scientifique haut de gamme, les équipements militaires et d'autres domaines, ouvrant ainsi une nouvelle voie pour le développement efficace et à faible émission de carbone du domaine énergétique.
Dans le modèle diversifié des technologies de stockage d'énergie, le système SMES, avec ses avantages remarquables d'efficacité sans perte, de réponse ultra-rapide et de régulation précise, a brisé le goulot d'étranglement en termes de performances des technologies traditionnelles de stockage d'énergie et est devenu une force importante favorisant la construction du nouveau système électrique. Avec l'itération et l'amélioration continues de la technologie, le stockage d'énergie supraconducteur jouera sûrement un rôle plus important dans la vague de transformation énergétique, conduisant le domaine du stockage d'énergie vers une nouvelle étape de développement efficace, stable et à faible émission de carbone, et fournissant un soutien solide pour la réalisation des objectifs mondiaux de « double carbone ».
