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"Récupération et stockage du surplus de production d’énergie solaire ou éolienne pour la transformer en chaleur par des réservoirs thermiques ou « batteries au sable » susceptibles de résoudre localement l’énergie intermitente disponible" par Jacques Hallard

lundi 29 septembre 2025, par Hallard Jacques

ISIAS Energies Chaleur

Récupération et stockage du surplus de production d’énergie solaire ou éolienne pour la transformer en chaleur par des réservoirs thermiques ou « batteries au sable » susceptibles de résoudre localement l’énergie intermitente disponible

Jacques Hallard , Ingénieur CNAM, site ISIAS – 28/09/2025

Plan du document : Préambule Introduction Sommaire Auteur

Préambule

En bref, quelques informations préliminaires

L’industrie c’est fou] Cette batterie au sable peut stocker de l’énergie renouvelable pendant

« Cette batterie géante au sable peut stocker de l’énergie renouvelable pendant des mois et affiche une puissance de chauffage de 100 kW pour une capacité énergétique de 8 MWh… » - Source : https://www.usinenouvelle.com/editorial/l-industrie-c-est-fou-cette-batterie-au-sable-peut-stocker-de-l-energie-renouvelable-pendant-des-mois.N2024202

Le fonctionnement de la batterie au sable.

Le fonctionnement de la batterie au sable. Crédit photo : Polar Night Energy – Source : https://www.neozone.org/innovation/chauffage-linvention-de-la-batterie-thermique-au-sable-une-solution-aux-problemes-energetiques-mondiaux/

Commentaires selon ‘CharGPT’ - Élément	Fonction / Description

Silo ou réservoir isolé (souvent cylindrique / vertical)	Où le sable chaud est stocké, entouré d’une isolation pour limiter les pertes thermiques.

Éléments chauffants / résistifs ou échangeur de chaleur à air (ou fluide)	Permettent de « charger » le sable en le chauffant (souvent avec de l’air chaud ou par contact direct avec des résistances).

Flux d’air (ou fluide caloporteur) qui parcourt le lit de sable	Parfois forçé (ventilateur), souvent pour récupérer la chaleur (décharger le stockage).

Échangeur air-eau ou air-vapeur / interface avec système de chauffage / turbine	Pour utiliser la chaleur stockée, soit pour chauffage, soit pour génération d’électricité, ou pour produire de la vapeur.

Contrôles et vannes, circuit de retour du fluide, régulation de température	Pour gérer les flux lors de charge/décharge, éviter surchauffe, maximiser rendement.

Profil de température dans le lit de sable	La charge crée un gradient, la partie supérieure tend à être plus chaude, etc. — utile pour la modélisation thermique.

Quelle est l’efficacité des batteries au sable ? - Grâce à sa capacité thermique élevée, le sable peut conserver la chaleur pendant de longues périodes, puis la transférer à des fluides caloporteurs pouvant être utilisés pour le chauffage ou d’autres procédés industriels. La clé de ce système réside dans son efficacité : selon ‘Polar Night Energy’, en Finlande, la récupération de chaleur peut atteindre 99 %. 12 mai 2025

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Introduction

Ce dossier – préparé dans un but didacrique – revient sur le sujet de la récupération et du stockage de la chaleur par la technologie des « batteries au sable » :

* tout d’abord un tour du sujet avec ine requête auprès de ‘ChatGPT’

* puis une rétrospective suur les batteries de sable à partir d’une documentation technique ’après ‘appropedia.org’ –

* enfin un article récent sur « Énergie durable : découvrez la première batterie de sable de 100 MWh en Finlande »

Ces documents sélectionnés pour ce dossier sont mentionnés avec leurs accès dans le sommaire ci-après

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Sommaire

Une synthèse actualisée et critique (en français) sur la récupération et le stockage de chaleur par la technologie des « batteries au sable » - Requête auprès de ‘ChatGPT’
Batterie de sable – Rétrospective technique d’après ‘appropedia.org’ - This page is an automatic translation to French of Sand Battery.
Énergie durable : découvrez la première batterie de sable de 100 MWh en Finlande – Juliette Vignaud 01/09/2025, 5:49 - Modifié 01/09/2025, 13:25 -Sciences
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§§§

Une synthèse actualisée et critique (en français) sur la récupération et le stockage de chaleur par la technologie des « batteries au sable » - Requête auprès de ‘ChatGPT’
« J’ai vérifié les développements récents (pilotes et mises en service) et des sources techniques/indépendantes pour rester factuel ; je signale là où l’information vient du développeur (Polar Night Energy) versus analyses externes ».

Résumé rapide (3 lignes)
Les « batteries au sable » sont des réservoirs thermiques haute-température qui stockent de l’électricité renouvelable sous forme de chaleur dans un lit de sable (ou roche/soapstone) fortement isolé, puis restituent cette chaleur pour le chauffage urbain ou processus industriels. Elles ont franchi l’échelle industrielle (ex. 100 MWh en Finlande) et promettent un stockage longue durée à faible coût de matière première, mais restent limitées à la fourniture de chaleur (et présentent des incertitudes économiques et d’intégration). pv magazine International+1

Comment ça marche (technique, en bref){{}}

On chauffe le sable (ou matériau similaire) via une résistance / échangeur quand l’électricité est abondante / bon marché (énergie excédentaire éolienne/solaire).
La chaleur est stockée dans la masse (températures annoncées jusqu’à plusieurs centaines de °C selon le design). Lors de la décharge, de l’air ou un fluide circule pour extraire la chaleur vers un réseau de chaleur, pompe à chaleur ou procédé industriel. Polar Night Energy
État de l’art et déploiements récents (actualisé){{}}

Polar Night Energy a mis en service (2025) un système industriel de 100 MWh / 1 MW à Pornainen (Finlande), présenté comme la plus grande installation opérationnelle à ce jour (2.000 t de matériau — soapstone / sable). Un premier système commercial plus petit existe depuis 2022. pv magazine International+1
Des démonstrateurs et R&D sont actifs ailleurs (ex. NREL / USA sur stockage thermique long-durée en sable). Ces démonstrateurs visent à tester durées, pertes et conversions. SolarPACES
Avantages (points forts)

Matière première bon marché et abondante (sable, pierres) → faible coût de stockage par unité de matière (perspectives de coût attractif comparé au lithium pour stockage longue durée). technology.org+1
Durée de vie longue et robustesse : pas de réactions chimiques actives, peu de dégradation cyclique (matériel statique).
Très faible autodécharge en stockage thermique bien conçu : Polar Night et rapports terrain annoncent pertes faibles (quelques % sur semaines) ; l’efficacité « round-trip » thermique déclarée par l’industriel monte avec l’échelle (ex. 85–90 % pour certaines tailles). Attention : ces chiffres viennent majoritairement du concepteur. Polar Night Energy+1
Bonne adéquation pour réseaux de chaleur et process industriels nécessitant chaleur (direct use), et pour stocker énergie saisonnière si dimensionné pour cela.
Limites, risques et points critiques

C’est un stockage THERMIQUE, pas électrique — la chaleur est immédiatement utile pour chauffage/industrie ; pour redevenir électricité il faut conversion (turbine, ORC, P2H2P) avec pertes importantes et complexité (et coûts). Les projets « power-to-heat-to-power » sont à l’étude mais pas encore déployés à grande échelle. Polar Night Energy+1
Données de performance surtout fournies par les fabricants — beaucoup de chiffres (efficacités, coûts) proviennent de Polar Night ou de communiqués presse ; il manque encore des évaluations publiques, indépendantes et long terme sur LCOH / LCOE, maintenance et comportement sur plusieurs saisons. pv magazine International+1
Intégration dépendante d’un réseau de chaleur — valeur maximale si raccordé à un réseau de chaleur ou industrie consommatrice de chaleur ; zones sans réseau nécessitent investissements additionnels (pompes à chaleur, distribution).
Coûts d’investissement et composants — le système inclut grandes structures métalliques, échangeurs et isolation performante : chaque élément augmente le CAPEX. Les gains prometteurs sur le coût doivent être confirmés par des analyses indépendantes. Climate Insider+1
Empreinte spatiale & permis — volume, hauteur et contraintes locales (urbanisme, sécurité) peuvent limiter l’implantation en zone dense.
Performance dépendante de l’usage — pour du stockage très long (saisonnier) il faut minimiser pertes et optimiser dimensionnement — études académiques montrent que la faisabilité technique est bonne, mais les économies dépendent fortement du profil de prix de l’électricité et des besoins thermiques locaux. munin.uit.no+1
Économie — que dit la littérature / les constructeurs ?

Polar Night et articles médias évoquent des coûts très compétitifs (ex. estimations comparables ou inférieures aux batteries chimiques pour stockage de longue durée, et chiffres telle que 25 $/kWh dans certains communiqués pour prototypes). Ces chiffres sont prometteurs mais à traiter comme des estimations industrielles ; il manque encore d’études tierces publiées et LCOE robustes couvrant CAPEX/OPEX sur 20–30 ans. technology.org+1
Pour quels cas d’usage la technologe est la plus pertinente ?

Réseaux de chaleur urbains (remplacer les chaudières aux fossiles / tampon saisonnier).
Sites industriels demandant chaleur process (hautes T possibles).
Zones à forte production renouvelable intermittente où l’on veut stocker excédents en chaleur plutôt qu’exporter à prix négatif.
Recommandations / questions de recherche à suivre

Évaluations indépendantes LCOH / LCA (comparatif avec PAC + batteries + STEP) sur plusieurs climats.
Pilotes P2H2P pour tester conversion back-to-power et mesurer rendement global. Polar Night Energy+1
Standardisation des métriques (round-trip, pertes hebdo/mois, coûts €/MWh stocké/délivré).
Études d’intégration réseau de chaleur + flexibilité marché (valorisation des heures creuses/négatives).
Suivi long terme (maintenance, sinistralité, tenue thermique de l’enveloppe).
Conclusion critique (2 phrases)

La technologie des batteries au sable est aujourd’hui une solution industrielle crédible pour le stockage thermique à grande échelle, particulièrement adaptée aux réseaux de chaleur et au stockage long-durée d’excédents renouvelables — les démonstrateurs récents en Finlande le confirment. Toutefois, pour valider sa « révolution économique » il faut encore des analyses indépendantes long terme (LCOE/LCOH, LCA) et clarifier sa compétitivité comparée aux autres options (STEP, stockage chimique, stockage thermochimique) selon le contexte local. pv magazine International+1

Mémo technique – Stockage de chaleur par batteries au sable à l’attention des décideurs municipaux

1. Contexte

La décarbonation des systèmes énergétiques urbains nécessite de nouvelles solutions pour stocker l’électricité renouvelable excédentaire et fournir une chaleur stable aux habitants. La technologie dite des “batteries au sable” consiste à stocker de la chaleur à haute température dans un réservoir isolé rempli de sable ou de pierre broyée. Cette chaleur est ensuite utilisée pour alimenter un réseau de chaleur urbain ou un processus industriel.

2. Principe de fonctionnement

Charge : de l’électricité bon marché / excédentaire chauffe de l’air via une résistance électrique ; l’air transfère l’énergie thermique au sable.
Stockage : le sable, isolé, conserve la chaleur pendant plusieurs jours à plusieurs mois, avec des pertes relativement faibles.
Décharge : la chaleur est récupérée via circulation d’air/fluides et injectée dans le réseau de chaleur (eau chaude, vapeur) ou directement utilisée en industrie.

3. Déploiements récents

2022 : première installation pilote en Finlande (Polar Night Energy) – capacité de l’ordre de 8 MWh.
2025 : mise en service d’un site industriel de 100 MWh (≈ 2 000 tonnes de matériau) à Pornainen, Finlande – aujourd’hui la plus grande installation de ce type en fonctionnement.

4. Coûts et performances (ordres de grandeur)

Investissement estimatif : 20–40 €/kWh thermique stocké (soit < 30 €/MWh/an pour du stockage saisonnier), bien inférieur aux batteries lithium (150–300 €/kWh). Sources principalement industrielles → incertitude élevée.
Durée de vie : 20–30 ans attendus, avec peu de dégradation.
Efficacité : 80–90 % pour l’usage direct en chaleur. Attention : reconversion en électricité possible mais avec de fortes pertes (> 50 %).

5. Critères d’implantation municipale

Exigences d’espace : réservoir cylindrique ou cubique de grande taille (jusqu’à plusieurs dizaines de mètres de haut/large).
Intégration réseau : intérêt maximal si un réseau de chaleur urbain existe ou est prévu.
Acceptabilité locale : bruit et pollution négligeables ; impact visuel et emprise foncière à anticiper.
Ressources : matériau de stockage abondant et peu coûteux (sable, roches locales).

6. Atouts pour une collectivité

Décarbonation du chauffage urbain (substitution au gaz/fioul).
Valorisation de l’électricité renouvelable locale excédentaire (éolien, solaire).
Réduction de la dépendance aux importations d’énergie fossile.
Technologie robuste, simple et potentiellement économique.

7. Limites et risques

Données encore limitées : peu d’analyses indépendantes ; performance et coûts réels à confirmer par retour d’expérience.
Usage restreint : stockage thermique uniquement ; pas de solution flexible si la ville n’a pas de réseau de chaleur.
Investissement initial : nécessité de financer génie civil, échangeurs et isolation, dont le coût peut varier fortement.
Risque technologique : innovation récente, dépend encore de fournisseurs spécialisés (principalement nordiques).

8. Recommandations pour une collectivité

Évaluer la demande thermique locale : pertinence uniquement si besoins de chaleur centralisés (réseau urbain, grands bâtiments publics).
Étudier les synergies avec le mix électrique : potentiel si la région dispose d’énergies renouvelables excédentaires.
Lancer un projet pilote (quelques MWh) avant un déploiement massif.
Demander des études indépendantes sur LCOH (coût actualisé de la chaleur) et sur la durée de vie réelle.

9. Conclusion

La batterie au sable représente une option prometteuse de stockage long terme de chaleur renouvelable pour les municipalités dotées d’un réseau de chaleur. Sa simplicité matérielle et son faible coût théorique en font une solution attractive. Toutefois, les incertitudes économiques et le manque de recul opérationnel imposent une approche progressive et prudente (projets pilotes, partenariats avec universités/industriels, subventions nationales/UE).

Source - « Analyse et mémo technique rédigés avec l’appui de ChatGPT (modèle GPT-5 développé par OpenAI), septembre 2025 » - Ce texte a été produit par une IA générative et le contenu a été relu, amendé et validé par Jacques Hallard pour isiAS.info

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Batterie de sable – Rétrospective technique d’après ‘appropedia.org’ - This page is an automatic translation to French of Sand Battery.

https://www.appropedia.org/w/images/thumb/4/41/Purplefast.png/75px-Purplefast.png

Groupe de recherche sur les technologies de durabilité appropriées et gratuites (FAST) de l’Université Western

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/9d/Set_of_three_books.svg/40px-Set_of_three_books.svg.pngCette page est une revue de littérature . En savoir plus...

La technologie des batteries au sable : une solution prometteuse pour le stockage des énergies renouvelables [ 1 ]

Sable : abondant, peu coûteux, disponible, non toxique
Electrodes à base de sable -> stocker et libérer de l’énergie
Utilisation dans les systèmes résidentiels à petite échelle jusqu’au stockage à grande échelle au niveau du réseau
Avantages :
- Densité énergétique élevée
- Longue durée de vie du cycle
- Stabilité du cycle
- Sécurité
- Potentiel de stockage des énergies renouvelables
Électrodes à base de sable —> potentiel dans les Li-ion et les supercondensateurs
Technologies de stockage d’énergie à base de sable :
- Stockage d’énergie thermique.
- Stockage d’énergie mécanique.
- Stockage d’énergie électrochimique.
Matériel requis :
- Sable
  - support de stockage
  - devrait avoir une conductivité thermique élevée
  - faible masse thermique
  - résister à des températures élevées
- Générateurs thermoélectriques
  - Énergie thermique du sable en énergie électrique (décharge : pour la production d’électricité, l’industrie électrique, le chauffage des locaux)
  - sélection : température de changement de phase et capacité de stockage d’énergie.
- Électrodes/bobine chauffante
  - Transférer l’énergie thermique entre le sable et le générateur thermoélectrique
  - feuilles de graphite ou de métal
- Isolation
  - Réduire les pertes de chaleur lors de la charge et de la décharge
  - Améliore l’efficacité
- Source de chaleur :
  - charger la batterie et chauffer le sable
  - Il peut s’agir d’énergie solaire, de chaleur résiduelle industrielle, d’énergie thermique renouvelable ou non renouvelable.
- Récipient
  - Contient tout
  - Résiste aux températures élevées et aux contraintes thermiques.
Conception -> basée sur la quantité d’énergie thermique requise et la durée de stockage
Production et stockage d’énergie :
- éolien / solaire —> électricité
- 30%—> alimenter immédiatement les infrastructures locales
- 70% —> stocker dans une batterie de sable et chauffer à 600-1000°C
- énergie solaire plus faible -> utiliser l’énergie stockée
Charge :
- Chauffer jusqu’au sable —> augmenter la température —> jusqu’au seuil —> pleine énergie
- type de sable et source de chaleur —> temps de charge différent
Décharge :
- sable —> exposer à un dissipateur thermique ou à un dispositif qui extrait la chaleur
- chute de température du sable —> libération d’énergie sous forme de chaleur
- Type de sable et température du dissipateur thermique -> temps de décharge différent
Type de batterie de sable :
- Stockage indirect de la chaleur :
  - fluide caloporteur (transfère la chaleur vers et depuis le sable)
  - fonctionnement à température plus élevée
  - grande empreinte physique
- Stockage direct de la chaleur
  - Contact direct avec la source de chaleur et le dissipateur de chaleur
  - fonctionnement à basse température
  - compact
- Stockage de chaleur thermochimique
  - réaction chimique
  - stocker plus d’énergie
  - temps de charge et de décharge plus long
- Stockage de chaleur hybride
- Combinaison de direct et d’indirect
- densité énergétique plus élevée
- charge et décharge plus rapides
Application
- Stockage d’énergie renouvelable
- Chauffage et refroidissement
- Alimentation de secours d’urgence
Défis
- Efficacité —> dépend du matériau/de la conception/des conditions de fonctionnement
- température de fonctionnement
- augmenter
  Batterie de sable : une solution innovante pour le stockage des énergies renouvelables (une revue) [ 2 ]

EAU —> vise à utiliser 7 % de son énergie à partir de sources renouvelables (notamment solaire) —> mais le défi —> les déserts de sable des EAU
Composition du sable : dioxyde de silicium
Zones à température inférieure à zéro —> chaleur solaire/stockage thermique sur lit de sable prometteur
TE à base de sable sec —> Haute température et haute énergie —> peut être utilisé dans les infrastructures d’installations telles que les parkings
Matériaux disponibles : sable et roches
Structures de stockage cyclique installées : Allemagne, Canada, Turquie, Corée, Pays-Bas, États-Unis, Finlande, France et Suisse
Sable : stockage jusqu’à 1000 °C, perte de masse nulle, coûts de possession et de maintenance réduits, taux d’échange d’énergie améliorés et stables
milieu sableux : dans un seul bassin solaire —> augmente la moyenne annuelle de la production journalière de 23,8 % (par rapport à l’absence de sable), conserve l’énergie thermique pendant une période prolongée, peut être utilisé en hiver (quand il n’y a pas d’énergie solaire disponible)
Principe :
- 30% des renouvelables utilisées, 70% stockées dans le sable —> augmenter la température à 600-1000
Composant de la batterie :
- boîtier en acier —> tuyauterie de transmission de sable et de chaleur
- Externe -> mécanismes mécaniques, régulateurs, échangeurs de chaleur, ventilateur
Opération :
- Charge
- Stockage
- Décharge
Mécanisme :
- Faire circuler de l’air chaud autour du sable —> Les énergies renouvelables contrôlent un radiateur électrique à résistance pour augmenter la température de l’air à proximité du sable
- tube d’échange de chaleur par un ventilateur
- Isolation dense —> couverture —> maintien de la température
- Décharge : souffler de l’air froid —> chauffer —> peut vaporiser de l’eau
  Tableau comparatif des différents systèmes disponibles{{}}

Inconvénients :
- Plage de température limitée (300-1000)
- Charge lente
- Faible densité de puissance
- Utilisation du sol
- Transport
Récent :
- optimiser la taille et la distribution des particules
Application
- Stockage au niveau du réseau
- appareils portables
- systèmes d’alimentation hors réseau
- chauffage industriel
- chauffage des bâtiments
- chauffage urbain
- agriculture
- Systèmes miniers
  Utilisations des sables dans les technologies solaires thermiques [ 3 ]

particules de roche ou de minéraux—>silice (quartz), feldspath, carbonates, micas, amphiboles, pyroxènes—> 0,06 à 2 mm de diamètre
6 % de la superficie terrestre (6 % de la superficie terrestre de la Terre dans différentes régions)
- 2% Amérique du Nord
- plus de 30% en Australie
- plus de 45 % en Asie centrale
11 $ et 58 $ la tonne métrique
capacités thermiques massiques : entre 700 et 1000 J/kg◦C
La conductivité thermique dépend de la porosité, de la granularité, de la teneur en humidité et de la minéralogie
- moins poreux —> conductivité thermique plus élevée
- Particules plus petites -> moins de conductivité thermique
- saturé en eau —> conductivités thermiques plus élevées
- Conductivité thermique du quartz : 7,7 W/mK
- autres constituants du sable conductivités thermiques : de 2,5 à 3,6 W/mK
non toxique, non corrosif et ininflammable
Du sable dans le solaire
- Stockage d’énergie thermique
- Absorption solaire
- Transfert de chaleur
- isolation thermique adaptée
- grande surface —> évaporation de l’eau comme moyen d’évaporation
Distillation solaire
- rayonnement solaire —> obtenir de l’eau douce à partir d’eau impure
- Limite : faible rendement en journée et nul la nuit
- avec du sable
  - remplir la zone sous le revêtement du bassin, le bassin lui-même / en utilisant des récipients tels que des boîtes métalliques, des sacs en coton ou des pots de boue
  - maintenir des températures plus élevées
  - augmenter la surface d’évaporation par capillarité
  - sable fin et uniforme mieux, noir mieux, épaisseur minimale mieux, pas de hauteur d’eau au-dessus
Chauffage solaire
- Capteurs solaires thermiques + supports de stockage d’énergie thermique
- Teneur élevée en quartz, faible porosité et teneur élevée en humidité
- Sable sec à faible teneur en quartz
Stockage d’énergie thermique dans un réservoir
- Eau : capacité thermique spécifique élevée mais perte de chaleur —> Réservoirs environnants avec sable à faible conductivité thermique ; Sol sableux : capacité thermique et conductivité thermique inférieures —> moins de perte de chaleur des réservoirs par rapport au sol granitique
- Exiger
  - Faible capacité thermique spécifique et conductivité thermique
  - Sec
  - profondeur suffisante
Stockage d’énergie thermique dans les aquifères (ATES)
- contiennent des couches de sable poreuses et perméables
- eau chaude en été—> injecter dans l’aquifère—> chauffer le sol et l’eau existante—> extraire la chaleur en hiver, par exemple 72% de récupération dans la formation de Gassum au Danemark
- Exiger
  - Capacité thermique et conductivité thermique élevées
  - Porosité et perméabilité élevées
Stockage d’énergie thermique en forage (BTES)
- chaleur vers le sol par des échangeurs de chaleur à tubes en U en été -> extraction en hiver
- sable à haute teneur en quartz et faible porosité —> bon sur la bentonite ou le gravier
- 50% de chaleur en plus pour une durée 50% plus longue par rapport au gravier —> 78% d’efficacité
- Belgique : efficacité de stockage annuelle de 70 %
- Exiger
  - conductivité thermique élevée et capacité de stockage de chaleur
Stockage d’énergie thermique à lit fixe
- utiliser du sable compacté dans des fosses isolées
- 64% à 91% d’économies
- 65 à 75 % des besoins en eau chaude sanitaire
- Finlande
- Sable —> rempli dans des conteneurs ou des fosses, le fluide caloporteur circule à travers le lit —> Transfert de chaleur en faible demande (été) et extraction en forte demande
- Exiger
  - conductivité thermique et capacité thermique spécifique élevées
Amélioration de la serre solaire{{}}
- murs de stockage thermique (murs Trombe) —> augmenter les températures de l’air et du sol dans les serres
- composé de : surface noircie (absorbe le rayonnement solaire, transférant la chaleur au sable), sable et isolant
- serres avec murs de stockage thermique en sable
  - température de l’air diurne -> augmentation de 6,4°C au-dessus de la température ambiante, température nocturne -> augmentation de 1,1°C
  - Température du sol -> profondeur jusqu’à 8 cm -> augmentation de 6,4°C pendant la journée et de 4°C la nuit
  - Floraison plus précoce (de 14 jours), maturité plus précoce (de 20 jours) et rendements plus élevés (de 33,4 %)
Séchoirs solaires
- rayonnement solaire —> produits agricoles ou alimentaires secs
- quartz, sable, gravier, minéraux du sol, grès, roches, calcaire, pierre de granit, sol, argile, déchets de béton, briques réfractaires et eau
- sable :
  - dans la chambre de séchage et le réchauffeur d’air solaire —> réduire le temps de séchage et éviter la réabsorption de l’humidité pendant la nuit
  - augmenter la surface de l’absorbeur et la rugosité
  - sable fin peint en noir et capacité thermique massique et conductivité thermique élevées
Cuisine solaire
Énergie solaire à concentration (CSP)
- exécuter un bloc d’alimentation
Quel sable ?
- Impuretés dans le quartz (devraient être inférieures à 2 %) —> densité énergétique moindre
- Argiles, carbonates et feldspaths —> agglomération, dégradation / capacité thermique spécifique réduite
  - Argiles —> agglomération plus élevée à 600°C
  - Carbonates —> décarbonatation en dessous de 800°C —> perte de masse et altération de la granulométrie
  - Feldspaths —> vitrification en dessous de 1200°C —> agglomération —> impact sur le mouvement du sable.
- Taux de refroidissement modérés 573°C requis
- En dessous de 1200°C —> quartz à cristobalite —> fissure du grain
Gazéification solaire
- gazéification : matières carbonées (comme le coke, le charbon, la biomasse) —> carburants ou produits chimiques
- Méthodes conventionnelles : combustion de certaines de ces matières premières —> génération de chaleur pour la gazéification —> perte de matière et émission de CO2
- solaire —> chauffer le matériau (pas besoin de brûler des matériaux) —> pintes : recevoir, transférer et stocker la chaleur et est inerte (pas de réaction avec les matériaux) —> qualité de carburant supérieure et moins d’émissions de carbone
- mélanger les matières carbonées avec du quartz —> le solaire absorbe et transfère la chaleur par le sable —> augmenter la température (1100) —> décomposition thermique des matières carbonées —> production de gaz de synthèse (syngas)
- exiger :
  - Capacité thermique spécifique et conductivité thermique élevées
- Stockage d’énergie par air comprimé adiabatique
  - Conventionnel : L’excès d’électricité comprime l’air —> stocké dans le sous-sol —> gaz naturel nécessaire pour le réchauffage en cas de besoin
  - dans le sable : chaleur générée lors de la compression —> stocker —> réchauffer l’air comprimé lorsque le sable en a besoin
    - Charge : air chaud -> à travers l’échangeur de chaleur —> flux de sable dans la direction opposée —> sable chaud, air comprimé froid
    - Décharge : air comprimé froid —> à travers un échangeur de chaleur —> le sable chaud augmente la température de l’air
    - efficacité du cycle électrique 69%
    - Conductivité thermique et capacité thermique spécifique élevées
Panneaux solaires photovoltaïques/thermiques{{}}
- PV -> petite fraction de rayonnement en électricité —> excès de chaleur —> dommages
- peut être stocké dans le sable —> Refroidit les panneaux et évite la surchauffe
- par exemple : sable du désert et matériaux à changement de phase (par exemple, n-octacosane) —> Le sable du désert offre un meilleur transfert de chaleur
- le plus approprié : conductivité thermique et capacité thermique spécifique élevées
Bassins solaires :
- application :
  - Chaleur des procédés industriels
  - Dessalement
  - Chauffage des locaux
  - Production d’énergie
  - Chauffage de serre
  - Production de sel
- Zone supérieure : eau à faible salinité —> isolant
- zone médiane (zone non convective ou halocline) —> gradient de salinité croissante à mesure que la profondeur augmente —> gradient de densité —> empêche la formation de courants de convection —> emprisonne la chaleur dans la couche inférieure
- Zone inférieure : eau à haute salinité —> Stocke la chaleur solaire —> température jusqu’à 85 °C (185 °F) ou plus
- enfermer du sable dans la couche inférieure et autour —> réduire les pertes de chaleur (69 %) et stocker l’énergie thermique
- Sable à conductivité thermique et capacité thermique spécifique élevées
Réfrigérateurs à énergie solaire :
- deux cylindres métalliques —> espace rempli de sable entre eux saturé d’eau
- solaire —> évaporation d’énergie pour le refroidissement —> efficace, accessible, durable
Recommandation pour combler les lacunes de la recherche :
Revêtements pour sable de quartz -> améliorent l’absorption, l’usure mécanique élevée et les températures élevées jusqu’à 1000°C
300px-Relationship_between_the_PCM_solid_fraction_and_the_solar_irradiance.png
Relation entre la fraction solide du PCM et l’irradiance solaire [ 4 ]

Analyse comparative CFD des matériaux de stockage d’énergie thermique dans les panneaux photovoltaïques/thermiques [ 5 ]

Sable du désert (abondant, résistant à l’agglomération, supportant les températures élevées) et carbure de silicium —> transfert de chaleur amélioré
Cette étude : tuyau en cuivre contenant un flux d’eau dans un matériau à changement de phase rectangulaire (PCM) exposé au soleil, couche absorbante supplémentaire
sous différents niveaux d’irradiation solaire (allant de 150 à 1 200 W/m2)
sable du désert : la température du liquide à la limite de sortie et la température maximale de la matrice TES sont plus proches —> meilleur transfert de chaleur
Relation entre la fraction solide du PCM et l’irradiance solaire :
Le sable du désert conserve la chaleur —> 4 500 secondes après la coupure du flux thermique
Le n-octacosane conserve la chaleur plus longtemps -> stocke et libère la chaleur sur une période prolongée -> meilleur lorsque la libération de chaleur pendant la nuit est nécessaire
Stockage d’énergie électrothermique rentable pour équilibrer les systèmes d’énergie renouvelable à petite échelle [ 6 ]

Suppose une conversion à 100 % de l’électricité en chaleur
quantité d’électricité (P) nécessaire pour charger le stockage d’énergie : P=mCpΔT/t
- m : masse du matériau de stockage thermique
- Cp : capacité thermique massique moyenne
- ΔT : différence de température pendant la charge
- t : temps pris
Thermique vers électrique = ηth*efficacité (efficacité dans le sable 85%)
Taux de chauffage = Puissance de sortie / Rendement thermique/électrique
Temps de baisse de température = Énergie stockée / Taux de chaleur

Comparaison sommaire entre différents matériaux de stockage thermique pour le nouveau système de stockage d’énergie du réseau électrique. L’efficacité est mesurée par (décharge/charge *100)
Matériaux (1,5 m²){{}}	Tmin (◦C){{}}	Tmax (◦C){{}}	Charge (kWh){{}}	Décharge (kWh){{}}	Efficacité{{}}
Huile thermique	180	410	192	84	44%
Sel fondu	200	500	372	118	32%
Sable	180	950	424	360	85%

Estimation des coûts du système ETES avec du sable comme matériau de stockage thermique
Sélection du système/matériau	Quantité de matériel de stockage (kg)	Prix unitaire	Capacité totale	Capacité de charge de base	Prix en ($)	Les composants du système coûtent $	Totalcoût de conception $	Coût de stockage $/kWh
ETES/Sable	2446 kg	0,25 $/kg	359 kWh	88 kWh	672	24142	24814	69

Évaluation des performances d’une unité de stockage d’énergie à base de sable à l’aide de la méthodologie de surface de réponse [ 7 ]

Consommation annuelle d’énergie : 624 430 TWh
Empreinte carbone des combustibles fossiles : 36,7 milliards de tonnes
Demande d’énergie renouvelable en 2019 : 6890,7 TWh
Augmentation attendue de 2 493 TWh entre 2022 et 2025
Types de systèmes TES :
- Stockage de chaleur sensible : simple et économique.
- Stockage de chaleur latente : matériaux à changement de phase.
- Stockage thermoélectrique : conversion entre énergie thermique et électrique
- Supports de stockage :
  - roches, eau, huile, sel
  - Sel : Doit être inférieur à 600°C
  - Briques en béton : en journée, en dessous de 500°C, changements de température pendant la décharge -> réduction de l’efficacité du cycle
  - SABLE :
    - Capacité thermique élevée
    - Conductivité thermique élevée
    - rentable
    - Stabilité à long terme
    - Non toxique et respectueux de l’environnement
    - Haute température
    - Taille optimale pour le transfert de chaleur 2–3 mm (plus grande : réduction de l’efficacité du transfert de chaleur, plus petite : augmentation de la perte de charge -> volume de l’échangeur de chaleur plus grand)
Cette recherche :
- bobine hélicoïdale en cuivre insérée à l’intérieur d’un réservoir cylindrique
- Fluide d’admission chaud —> dans la batterie à des températures allant jusqu’à 200°C
- Mesure de conductivité thermique : appareil KD2 Pro Decagon avec un capteur à aiguille unique de type TR1 à 25°C
- Mesure de la capacité thermique spécifique : DSC-25, plage de température 25–200°C
- Mesure de la densité spécifique : 1 kg de sable du désert et de la plage, séché jusqu’à masse constante (à 110 ± 5 ◦C) puis ajouter 6 % d’humidité —> sécher pendant 15 à 19 h.
Résultats expérimentaux :
- XRF
  - Sable du désert : 13 éléments, calcium 60,96 %.
  - Sable de plage : 11 éléments, calcium 86,9%.
- capacité thermique spécifique
  - augmenter avec la température
  - Cp pour le désert —> plus élevé
  - déshydratation de l’hydroxyde de calcium formé après traitement thermique à 200°C
- Densité
  - Sable de plage : plus dense
- scénario pour la simulation :
  - Huile chaude -> à 100°C et vitesse de 0,01 m/s -> transfert de chaleur vers le sable à 25°C, diminution de la température de l’huile -> augmentation de la température du sable et de l’énergie stockée
  - changement de température de l’huile —> augmentation de la température du sable et de l’énergie thermique stockée
  - la vitesse de l’huile et les tours de la bobine augmentent -> l’énergie stockée augmente
    Amélioration de la conductivité thermique effective du lit de sable dans les systèmes de stockage d’énergie thermique [ 8 ]

Introduction :
- TES -> substitut aux batteries lithium-ion dans le stockage stationnaire du réseau électrique
- Sable —> haute tolérance thermique (point de fusion autour de 1700°C)
- large plage de températures —> Efficacité améliorée du cycle de Carnot
- Sable Capacité thermique massique élevée —> densité énergétique élevée MAIS forme granulaire et contact ponctuel entre les grains —> faible conductivité thermique
- Revêtement de sable de quartz —> améliore l’absorption solaire et la stabilité thermique et augmente l’efficacité du stockage d’énergie de 60 % à 80 % par rapport au sable brut
- conductivité thermique du sable bentonite —> augmenter en ajoutant de la poudre de granit
- méthodes courantes—>Chauffage solaire direct et chauffage par fluidisation (circulation de fluides caloporteurs à travers des échangeurs de chaleur dans des lits remplis de sable)
- Mélanger différents matériaux de stockage de chaleur -> améliorer les propriétés de stockage
- Flux de déchets -> option de matériaux économiques
  - Découpe de ferraille provenant d’ateliers de métallurgie —> économie circulaire
Cette recherche :
- Conteneur rectangulaire en aluminium (hauteur 380 mm, longueur 230 mm, largeur 380 mm) —> étudier les propriétés thermiques du lit de sable
- Deux résistances chauffantes tubulaires (hauteur 298 mm, largeur 309 mm, diamètre 50 mm)—> espacées de 95 mm au centre du boîtier—> Boîtier de commande marche/arrêt de 2 kW et régulation de température jusqu’à 1000 °C
- Thermocouples de type K —> entre les éléments chauffants (45 ± 0,7 mm de chaque élément chauffant) et à 30 mm des éléments chauffants
- Lit de sable —> exposé à l’air (T inférieure à 26 °C) sans isolation
- Combinaison de sable et de sous-produits métalliques (améliore la conductivité thermique)
  - Silice brune : silice (SiO2), granulométrie de 0,06 à 0,2 mm, point de fusion 1713 °C, capacité thermique spécifique 703 J/(kg⋅K), conductivité thermique 0,2 à 0,7 W/(m⋅K), masse volumique apparente 1800 kg/m3
  - aluminium : 15 à 20 mm de long, 0,5 mm d’épaisseur, 1,5 mm de large, point de fusion 660 °C, chaleur spécifique 897 J/(kg⋅K), conductivité thermique 205 W/(m⋅K), masse volumique 2712 kg/m3
  - laiton : diamètre 0,25 mm, longueur 4,5 mm, températures de fusion 900 à 940 °C, chaleur spécifique 380 J/(kg⋅K), conductivité thermique 113 W/(m⋅K), masse volumique 8430 à 8730 kg/m3
  - Copeaux métalliques mixtes : 90 % acier, 10 % aluminium/ longueur 10-15 mm, épaisseur 0,5 mm, largeur 1,5 mm/ Tm : 1370-1540 °C/ chaleur spécifique 490 J/(kg⋅K)/ conductivité thermique 50-70 W/(m⋅K) (varie selon l’alliage)/ densité : 7850 kg/m³
- T4 : entre le mur et le radiateur électrique / T3 : entre deux radiateurs électriques
- la température de surface atteint 500 °C en 30 min
- T4 : chauffe plus rapidement que T3 dans les 75 premières minutes (17,5 mm plus près de la source de chaleur) et température constante à 350 °C après 3 h et baisse rapide de la température à l’extérieur des éléments chauffants
- T3 : plus chaud que T4 après 80 min, égal à la température de surface des éléments chauffants après 7 h et perte de chaleur moins rapide vers l’environnement et piège à chaleur/faible conductivité thermique, capacité thermique élevée du sable —> Retard terminal dans T3
- Conductivité du sable : 0,114 W/(m⋅K)
- Temps de charge simulé : cinq heures
- Couche de laiton-sable : conductivité thermique efficace la plus élevée/densité plus élevée et structure moins poreuse —> conductivité thermique inférieure à celle de l’aluminium
- Copeaux d’aluminium :
  - Plus efficace dans un mélange uniforme : conductivité thermique élevée
  - 20 % d’aluminium : taux de chaleur 1,7 fois supérieur à celui du sable pur et augmente la température stable T4 —> conductivité thermique effective plus élevée
  - 10% et 5% d’aluminium ont des taux de chaleur 1,36 fois et 1,18 fois supérieurs à ceux du sable pur
  - Aluminium supérieur : percolation accrue et plus d’interconnexions —> facilite le transfert de chaleur
  - Concentrations de puces plus faibles : isolation des puces, moins de chemins conducteurs et conductivité thermique plus faible
  - améliore le gradient de température global du lit de sable
- Copeaux mixtes métalliques —> performances inférieures : teneur en acier plus élevée (conductivité thermique plus faible)
- température extérieure des thermocouples : composite métallique —> Température plus élevée que le sable pur
- Copeaux métalliques : transfert facile de la chaleur —> plus de stockage
- Prix de la ferraille commerciale en Finlande —> Aluminium : 0,7 ; Laiton : 3,1 ; Acier inoxydable : 0,7
  Du déchet à la valeur ajoutée : utilisation du sable de fonderie usagé dans le stockage d’énergie thermique comme matériau de matrice dans les composites [ 9 ]

Introduction :
- Sable de fonderie résiduaire (WFS) : sous-produit des procédés de moulage des métaux
- Caractéristiques WFS : composition céramique, densité, granulométrie (0,15 mm < D < 0,6 mm), surface spécifique
- Voie de recyclage WFS : matériau clé pour les matériaux composites à changement de phase pour capturer, stocker et réutiliser la chaleur résiduelle
Cette recherche :
- Matériels :
  - NaNO3, matériaux naturels dont argile, entièrement recyclable, bentonite sous forme de sodium, déchets de sable de fonderie (matériau de la matrice CPCM, composant prédominant : SiO2 à 87,91 %, composants secondaires : Al2O3 à 4,7 %, Fe2O3 à 0,94 %), additif X (?)
- Fabrication :
  - Broyage au mortier et au pilon (85–95 % entre 0,6 mm et 0,15 mm de granulométrie uniforme)
  - Mélanger à la main
  - Mise en forme en granulés de 13 mm sous une pression de 60 MPa pendant 2 min
  - Frittage à 400 °C, 5 °C/min à haute température
  - Refroidissement à température ambiante pour une structure stable
- Faible cohésion à un rapport de masse de 70–30 (WFS-sel) —> instabilité
- Additif X (?) :
  - Les propriétés thixotropes forment une matrice semblable à un gel avec de l’eau -> améliorant la liaison des particules WFS
  - Augmente la résistance du CPCM aux contraintes pendant le processus de changement de phase
- Essais :
  - Densité des grains de sable : pycnomètre à hélium, 2,51 ± 0,06 g/cm³
  - Densité apparente : Masse et volume (dimensions) des granulés individuels, Porosité déduite du rapport de densité
  - Chaleur latente, point de fusion, capacité thermique spécifique : DSC : Plage de température : 20 à 400 °C, vitesse de montée en température : 10 °C/min, creusets en aluminium, environnement d’air ambiant, débit de gaz : 100 ml/min, méthode saphir pour la chaleur spécifique
  - Conductivité thermique et diffusivité : Technique Flash Laser, Surfaces d’échantillon planes, Revêtement par pulvérisation de graphite Réglage du débit d’air : 100 ml/min Formule de conductivité thermique : λ = a(T)ρ(T)Cp(T)
  - TGA : Poids de l’échantillon : 10 mg, creuset en platine, Plage de température : 25 à 500 °C, vitesse de chauffe : 10 °C/min, air ambiant
  - Microstructure et distribution de la taille des pores : nano-CT à rayons X, échantillons cylindriques : φ 2 × 15 mm, tension : 95 kV, courant : 150 μA, résolution en pixels : 9,5 μm, images de projection à des intervalles de 0,1°, rotation à 180°, analyse des données : logiciel Recon, logiciel CTan
  - Coefficient de dilatation thermique : Dilatomètre optique, Échantillons cylindriques : 13 mm de diamètre, Chauffage : température ambiante à 500 °C, vitesse : 5 K/min, environnement aérien
  - Résistance à la compression
  - Protocole de cyclage thermique : Augmentation de la température à 400 °C, maintien pendant 30 minutes, Diminution de la température à 270 °C, maintien pendant 10 minutes, Total de 48 cycles, Évaluation de la résilience structurelle et de l’efficacité thermique des CPCM WFS-sel
  - ..... (discussion){{}}
  - Densité de stockage d’énergie : 628 ± 27 kJ/kg pour Na60, 567 ± 43 kJ/kg pour Na55
  - Conductivité thermique moyenne : 24 % plus élevée pour Na60 (1,38 W/mK) que pour Na55 (1,08 W/mK), en raison de la porosité plus élevée de Na55
  - Résistance à la compression : 141 MPa pour Na60, 105 MPa pour Na55, influencée par la porosité et la taille des pores
  - Une plus grande porosité bénéfique pour le CTE du CPCM
    Batterie de stockage de chaleur au sable [ 10 ]

Le sable du désert peut stocker de l’énergie thermique jusqu’à 1000 ℃
400 ℃ de plus que le sel fondu
Sel fondu :
- entretien pour éviter le colmatage
- Chaleur externe nécessaire pour maintenir la température au-dessus de 260 °C
- 28 000 tonnes —> pour 7,5 heures de stockage
- 25,2 millions de dollars pour le support de stockage
Cette recherche :
- Chauffage électrique choisi comme apport de chaleur
- Chauffage par radiateur —> vers l’échangeur de chaleur via le fluide caloporteur (huile)
- Huile —> dans un réservoir d’huile, pompée à travers des tuyaux vers l’échangeur de chaleur
- Capteurs de température -> surveille les changements de température du sable
- Chargement : Sable chauffé à la température souhaitée (150 °C)
- Stockage : rétention de l’énergie thermique du sable au fil du temps
- Déchargement :
  - Huile froide —> à travers des tuyaux pour absorber la chaleur du sable
  - Générateur thermoélectrique -> énergie thermique en énergie électrique
    Qu’est-ce qu’une « batterie de sable » ? [ 11 ]

Première batterie de sable commerciale : à Kankaanpää, dans l’ouest de la Finlande (température maximale : 600 ℃, peut toutefois être plus élevée) —> intégrée dans un réseau de chauffage urbain exploité par Vatajankoski (fournisseur d’énergie verte)
- Dans les bâtiments résidentiels et commerciaux (maisons et piscine)
Structure :
- Silo isolé en boîtier en acier rempli de sable et de tuyaux de transfert de chaleur.
- Composants d’automatisation, vannes, ventilateur et échangeur de chaleur ou générateur de vapeur.
Chauffage :
- Electricité du réseau ou production locale d’énergie éolienne et solaire.
- Chargé pendant les périodes de disponibilité d’électricité propre et bon marché.
- Énergie électrique —> chauffer l’air avec des résistances électriques —> via un tuyau d’air en boucle fermée —> le faire circuler dans une tuyauterie de transfert de chaleur —> pour chauffer le stockage
Extraction :
- Souffler de l’air frais dans les tuyaux -> chauffer
- Utilisé pour convertir l’eau en vapeur de procédé / eau de chauffage urbain dans un échangeur de chaleur air-eau.
Restez au chaud pendant des mois, généralement chargé et déchargé par cycles de 2 semaines
Meilleure autonomie lorsqu’elle est chargée et déchargée 20 à 200 fois par an
Dans « L’énergie de la nuit polaire » :
- 600 °C, 10 GWh, 100 MW
- 36 % de la demande de chauffage industriel peut être satisfaite par une batterie au sable (elle dépend désormais du pétrole et du gaz)
- peut économiser 100 Mt/an de monoxyde de carbone en 2030
- peut fournir de l’électricité à environ 10 000 personnes
30% d’énergie solaire/éolienne —> utilisation directe, 70% stockée sous forme de chaleur, moins de 10% de besoin d’énergie externe pour toute l’année
Changement climatique : la « batterie de sable » pourrait résoudre le gros problème de l’énergie verte [ 12 ]

La Finlande a une longue frontière avec la Russie et les approvisionnements en gaz et en électricité sont interrompus en raison de l’adhésion de la Finlande à l’OTAN —> Inquiétudes concernant les sources de chaleur et d’éclairage pendant les hivers longs et froids
Première batterie de sable entièrement fonctionnelle au monde installée par des chercheurs finlandais -> développée par « Polar Night Energy »
centrale électrique dans l’ouest de la Finlande —> 100 tonnes de sable dans un silo gris
Difficulté à convertir efficacement la chaleur stockée en électricité.
Batterie de stockage de sable pour le stockage thermique [ 13 ]

Batsand : Batterie thermique avec générateur de chauffage et réservoir de sable.
apporter du sable chaud et frais directement à la maison
Charge (avec panneaux solaires) en été —> chauffage/refroidissement selon les besoins
potentiel de retour sur investissement en 4 à 6 ans
combiner avec un panneau solaire —> Peut se déconnecter du réseau
- Puissance nominale : 1 : 14 kW, 2 : 25 kW
- Capacité de la batterie : 1 : 12 000 kWh, 2 : 21 000 kWh
- Taille de maison appropriée : 1 : 300-600 m², 2 : 500-1200
- Taille : 1 : 140 cm x 72 cm x 55 cm, 2 : 185 cm x 85 cm x 72 cm
- Poids : 1 : 142 kg, 2 : 174 kg
  Comment une batterie au sable pourrait révolutionner le stockage d’énergie domestique [ 14 ]

Université du Michigan : 30 % de la consommation totale d’énergie résidentielle aux États-Unis -> consacrée au chauffage (chauffage de l’eau : 13 %)
Laboratoire national Lawrance Berkeley aux États-Unis : 1/5 de l’énergie produite aux États-Unis —> charge thermique des bâtiments
Communauté solaire de DraKE—>2012 : 96 %, 2015, 2016 : 100 % de leur chauffage annuel provient de l’énergie solaire
TES : bons taux d’efficacité aller-retour (RTE) (% d’électricité stockée) —> 100 % RTE : toute l’énergie stockée peut être utilisée ; thermodynamiquement impossible
acide de plomb : 70 %, ion lithium : 90 %
sable : faible chaleur spécifique, haute densité : grande capacité de stockage thermique, pas de réactions chimiques : pas d’entretien, au-dessus de l’eau bouillante
chauffer le sable avec l’énergie solaire —> passer à la maison avec l’air
défi : taille—> Batsand (7700$-augmentation à 19000$ avec installation, stocker l’énergie à 92% d’efficacité avec 94% RTE) est de petite taille (40m^3), sous terre—>bâtiment de 300-400 m^2, 10680 kW/h avec +30 kW solaire
Newton Energy Solution (NES) (5300-6400 $, 95 % RTE) —> entre TES et chauffe-eau et réservoir tampon —> chauffe-eau déjà un TES (mais ne peut pas transformer la chaleur en électricité) volume d’eau de 590 mm x 1650 mm (214 L) —> 20 kWh (peut chauffer 600 L d’eau du robinet à 40 °C et 320 L —> 29 kWh
l’efficacité chute à 50-70 % lorsque la chaleur est convertie en électricité
Chauffage à batterie à sable à faire soi-même. Plus de 599f simple à fabriquer [ 15 ]

Équipement :
- Cuve en acier de 30 L
- élément chauffant pour eau —> 300W 12v
- sable de jeu (sable de quincaillerie) —> 5-8 kg
- un ventilateur est nécessaire
- wattmètre
Méthode :
- Remplir à moitié
- mettre l’élément au centre
- connectez le compteur W au fil de l’élément
en 40 min—> 179°C, en 50 min—> 290 °C
Système de stockage d’énergie au sable pour chauffe-eau {{}}

Demande de matériaux de stockage nouveaux et efficaces.
Utilisation du sable, abondant en Jordanie, comme matériau de stockage.
Sable siliceux prédominant dans le sud de la Jordanie, comprenant 95,5 % à 98,31 % de SiO2
Capacité thermique spécifique du sable de silice : moyenne 830 J/kg°C
L’énergie stockée est proportionnelle à l’augmentation de la température, à la capacité thermique spécifique et à la masse du milieu.
Rayonnement solaire en Jordanie :
- Moyenne annuelle : 2080 kWh/m2.
- Plus de 300 jours ensoleillés par an.
- Rayonnement journalier moyen : 5,7 kWh/m2, avec 8 heures d’ensoleillement.
- Les mois de juin et juillet sont ceux où les heures d’ensoleillement sont les plus élevées (près de 12 heures) et les valeurs de rayonnement (8,2 kWh/m2) sont les plus élevées.
- Décembre et janvier —> activité solaire la plus faible (5 heures/jour) et rayonnement quotidien le plus faible (2,9 kWh/m2).
- L’optimisation de l’angle d’inclinaison entre 10° et 60° augmente le rayonnement annuel à 2419 kWh/m2.
- Angle d’inclinaison le plus économique et le plus efficace pour l’installation d’un système PV en Jordanie : 30°.
- Rayonnement annuel à cet angle : 2330 kWh/m2.
Météo en Jordanie :
- Mois le plus chaud : juillet (température moyenne 25°C/77°F).
- Mois le plus froid : janvier (température moyenne 8°C/46°F).
- Paramètres de fluctuation de température : entre 31°C et 4°C tout au long de l’année.
- Cas rares de températures extrêmes : jusqu’à 43°C et jusqu’à -10°C dans différentes régions de Jordanie.
- Conception de stockage d’énergie pour une utilisation nocturne comme source de chauffage de l’eau.
- Température standard de l’eau chaude : 70°C.
- Consommation moyenne d’eau chaude par personne en Jordanie : 40 litres/jour.
- Taille moyenne d’un ménage en Jordanie : 5 personnes.
- Eau totale à chauffer : 200 litres (arrondie à 240 litres).
- Masse d’eau : 240 kg.
- Chaleur spécifique de l’eau : 4,186 kJ/kg°C.
- Température requise : 80°C (erreur comprise).
- Température minimale en janvier : 5°C.
- Différence de température (∆T) : 75°C.
- Énergie requise (Q) :
  - Q=m×Cp×ΔT=240kg×4,186kJ/kg°C×75°C=75,348kJ
- Le moins d’heures de soleil par jour en décembre : 5 heures.
- Ensoleillement moyen quotidien le plus faible en décembre : 2,9 kWh/m².
- Demande énergétique : 75 500 kJ —> 20,98 kWh.
Sable de silice
- Conductivité thermique : 0,33 W/m°C.
- Capacité calorifique moyenne : 0,83 kJ/kg°C
- ∆T : 75°C
- m=Q/Cp×ΔT—>m=1,213kg.
- Densité de la silice : 1,522 kg/m³ —> V= 1 m3
Conception du système
- Réservoir de stockage
- Échangeur de chaleur
  - D = 60 cm et H = 0,9 m
  - entrée en haut, sortie en bas
    Calculateur d’énergie solaire pour London, Ontario, Canada [ 16 ]

moyenne annuelle du rayonnement solaire à London, Ontario : 1547,32 kWh/m2
rayonnement journalier moyen : 4,232 kWh/m2
Mois avec les jours les plus ensoleillés : juin 9,6 h et 6,08 kWh/m2, juillet 10,1 h et 6,11 kWh/m2
Moins d’activité solaire : 2,3 h en janvier et 1,97 kWh/m2, 2,7 h en décembre et 1,67 kWh/m2
Prévisions climatiques et météorologiques mensuelles, London, Canada [ 17 ]

Température moyenne du mois le plus chaud : 25,5
Température moyenne du mois le plus froid : -8,2

15px-FA_info_icon.svg.png

19px-Angle_down_icon.svg.pngDonnées de la page

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Source : https://www.appropedia.org/Sand_Battery/fr

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Énergie durable : découvrez la première batterie de sable de 100 MWh en Finlande – Juliette Vignaud 01/09/2025, 5:49 - Modifié 01/09/2025, 13:25 -Sciences
Avec sa capacité de 100 MWh, la batterie de sable de Pornainen est la plus grande au monde. Elle devrait réduire de 70 % les émissions de carbone de la commune finlandaise.

Une étape majeure vers la neutralité carbone. En Finlande, dans la ville de Pornainen située au sud d’Helsinki, la plus grande batterie de sable au monde vient d’être inaugurée, rapporte News Atlas ce vendredi 29 août. Elle remplace l’ancienne centrale à copeaux de bois de la municipalité et alimente désormais directement le réseau de chauffage urbain, géré par Loviisan Lämpö.

Il devrait permettre de réduire jusqu’à 70 % les émissions de carbone du réseau de chauffage local, soit environ 160 tonnes. ’Notre objectif est d’être neutre sur le plan climatique d’ici 2035, et la batterie de sable est une étape majeure dans cette direction’, affirme Mikko Paajanen, le directeur de Loviisan Lämpö, dans un communiqué.

La batterie mesure 13 mètres de haut pour 15 mètres de large. Elle permet de stocker jusqu’à 100 MWh d’énergie thermique d’origine solaire et éolienne, avec un rendement aller-retour de 90 %. Développée par la start-up finlandaise Polar Night Energy, elle représente la plus grande installation de ce type au monde.

La batterie mesure 13 mètres de haut pour 15 mètres de large.{{}}

En mai 2022, Polar Night Energy avait testé un modèle dix fois plus petit à Kankaanpää, fournissant déjà de la chaleur aux habitations et à la piscine locale. Fort de ce succès, l’entreprise passe à l’échelle industrielle à Pornainen. ’En été, elle peut couvrir près d’un mois de besoins en chaleur à Pornainen, et près d’une semaine en hiver’, précise l’entreprise.

De l’électricité stockée pendant plusieurs mois{{}}

Cette batterie fonctionne comme un réservoir de stockage d’énergie thermique grâce au sable. Cette matière première est considérée comme un moyen abordable pour stocker l’électricité abondante, et représente une alternative aux énergies éolienne et solaire. Un outil essentiel pour la Finlande qui produit de grandes quantités de ces électricités, mais qui est régulièrement confrontée à des fluctuations d’offre et de demande.

Concrètement, l’électricité excédentaire, souvent produite par des sources renouvelables comme l’éolien ou le solaire, est transformée en chaleur grâce à un système qui fait circuler de l’air dans un immense réservoir rempli de sable. Celui-ci peut être porté à plus de 600 °C et conserver cette chaleur pendant plusieurs mois sans perte significative.

En cas de besoin, l’air chaud est récupéré pour chauffer de l’eau ou produire de la vapeur, alimentant directement le réseau de chauffage urbain.

La mairie déjà chauffée par la batterie de sable{{}}

Bien que la batterie ait été officiellement inaugurée en août, elle est opérationnelle depuis juin. Selon Polar Night Energy, les objectifs d’efficacité énergétique ont été dépassés dès les premiers jours. Plusieurs bâtiments de la commune, dont l’hôtel de ville, sont déjà chauffés par la batterie. À long terme, la ville vise la neutralité carbone et espère inspirer d’autres collectivités à adopter cette solution.

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– 28/09/2025

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"Récupération et stockage du surplus de production d’énergie solaire ou éolienne pour la transformer en chaleur par des réservoirs thermiques ou « batteries au sable » susceptibles de résoudre localement l’énergie intermitente disponible" par Jacques Hallard

Mémo technique – Stockage de chaleur par batteries au sable à l’attention des décideurs municipaux

Estimation des coûts du système ETES avec du sable comme matériau de stockage thermique