Sand battery: pas une batterie au sable mais plutôt un accumulateur de chaleur

Bonjour à tous,

Dans les systèmes d'énergie/stockage alternatif, je suis tombé sur "Sand Battery" (La pile au sable). Le titre est un peu surfait... c'est plutôt un accumulateur de chaleur à base de sable. Accumulateur pouvant atteindre 250°C! (500°C semblerait même envisageable).

Démonstrateur "Sand Battery"
source: cette vidéo Youtube de Robert Murray-Smith

Accumuler l'énergie

Il se fait que le sable est un excellent matériaux pour accumuler de la chaleur. En plus, il est très bon marché et disponible en quantité.
Il peut facilement devenir un réservoir de chaleur, un peu comme une bouillotte :-) .

En utilisant une simple résistance de bouloir électrique et une alimentation 12V (environ 0.5A), il est possible d'amener la température à plus de 100°C.

Bouilloire électrique premier prix ~8Eur et sa résistance

Comme le sable est un bon isolant électrique (s'il est sec), il ne fait même pas d'isolation particulière.

Quelle énergie accumuler?

Dans le démonstrateur, c'est une alimentation 12V qui est utilisée (à la place de 220V Alternatif).

Alimentation de laboratoire

Comme la résistance d'une bouilloire est un élément purement résistif, cela fonctionnera également en courant continu avec des tension inférieures.
Il ne produira pas 2000W comme sur le réseau alternatif mais fonctionnera en toute sécurité.

L'alim de Labo n'est pas une approche pérenne pour une telle application.

Récupération d'énergie dans le monde réel 

Dans le monde réel, il est possible d'utiliser l'énergie excédentaire de:

• panneaux solaires électrique
• panneaux solaires thermique ("chauffe eau")
  
• éolienne électrique
• Résistance de décharge des éoliennes domestiques
  

Résistance de décharge des éoliennes

La résistance de décharge est une charge résistive généralement utilisée avec les petites éoliennes domestiques (1 Kw). 

Résistance de décharge source: seatronic.fr

En effet, lorsque les batteries sont chargées à l'aide d'une éolienne domestique, la charge disparaît lorsque les batteries sont à pleine charge.
Comme il n'y a plus de charge, il n'y a plus de courant dans le générateur de l'éolienne, courant qui par action/réaction freine la rotation des pales.

Sans charge, l'éolienne fonctionne est en roue libre et les pales peuvent atteindre de très grandes vitesses de rotation (dégradation par force centrifuge) et les roulement a billes s'échauffent et s'usent aussi plus rapidement.

Résistance de décharge et Sand battery

Les résistances de déchargent sont généralement à l'air libre mais rien n'empêche de les enfouir dans du sable pour accumuler  de la chaleur dans un Sand Battery.

Sand Battery - récupérer l'énergie

Reste alors a pouvoir récupérer l'énergie accumulée. 

Echangeur de chaleur

Comme c'est de la chaleur, il est possible d'envisager un échangeur de chaleur (tuyaux de cuivre) directement dans la batterie pour y faire circuler de l'eau.

Nous avons déjà les prémisse d'un chauffage central

Source: cet article

Turbine à vapeur

Puisque la température accumulée peut être très élevée, il est potentiellement envisageable de générer de la vapeur... et donc de faire fonctionner une petite turbine à vapeur.

Le rendement risque de ne pas être très intéressant mais s'il s'agit de récupération d'énergie "perdue"... cela pourrait être intéressant malgré tout.

Effet Seebeck

L'effet Seebeck est l'inverse de l'effet Peltier.
Il permet de produire de l'énergie électrique à partir d'un point chaud (ex: Sand Battery) et d'un point froid (l'air).

Nous en avions parlé dans l'article "Impression 3D, Aluminium et production d'énergie (éolienne et effet Peltier)"  avec le démonstrateur de Barnabé.

C'est l'essai le plus facile à conduire... mais le rendement est vraiment catastrophique.

Vidéos documentaires

La vidéo Youtube de Robert Murray-Smith  utilisant l'effet SeeBeck.

Cette vidéo de Texas Preper Projets essaye de chauffer un grand volume de sable à partir d'énergie solaire (pour récupérer de la chaleur le soir.
L'essai est basé sur un thermo-plongeur chauffé 2h30 avec 60V à 4 Amp.

Vos remarques et suggestions

Les sujets concernant la production d'énergie façon DIY sont vraiment passionnant.
Pouvoir disposer d'un peut d'autonomie énergétique avec des méthode Maker m'intéresse au plus haut point.

Le tout est encore de savoir comment récupérer cette énergie de façon vraiment utile.

Si ce sujet vous intéresse aussi alors n'hésitez pas à partager vos commentaires et avis... cela m'intéresse aussi.