Comment les gratte-ciel peuvent être des sources d’énergie renouvelable

Atlantico : La société Skidmore, Owings & Merrill LLP (SOM), basée à Chicago à l’origine de la conception du Burj Khalifa, la célèbre tour de Dubaï, travaille sur la construction de gratte-ciel pouvant être utilisés comme des batteries géantes et des sources d’énergie renouvelable. Quelle va être l’atout de ce projet et en quoi consiste-t-il ?

Damien Ernst : Ces gratte-ciel innovants vont être équipés de blocs qui vont permettre de jouer un rôle dans le stockage de l’énergie. Il s’agit d’une technologie pionnière par gravité qui fournira une première plateforme permettant d'accélérer le retour sur investissement. Des prototypes vont permettre d'élever des blocs massifs à l'aide de moteurs électriques. Cela va créer de l'énergie qui pourra être convertie. Le stockage gravitaire existe depuis longtemps. L’énergie est stockée. Une masse est placée en hauteur lorsqu’il y a trop d'électricité. Cette masse est relâchée lorsqu’il y a trop peu d'électricité. Ces mécanismes et ces technologies sont très développés en France. La masse est essentiellement composée d'eau. La France a un fort potentiel avec le développement des STEP, des stations de transfert d'énergie par pompage.

Depuis une dizaine d'années, des projets apparaissent avec un objet qui représente la masse de l'eau. Cela repose souvent sur des blocs en béton.

Beaucoup de projets similaires sont apparus mais il n’y a pas encore eu de projets construits de manière industrielle, de quelque chose qui dépassait le simple prototype.

Ce stockage gravitaire concernait notamment des barges flottantes sur lesquelles étaient attachés des blocs en béton qui descendaient dans les profondeurs de la mer, ce qui faisait un dénivelé très fort. Au-delà de ce concept, il y a eu des superstructures en métal dans lesquelles des blocs en béton étaient utilisés.

Cette technologie peut effectivement être une solution pour stocker l'électricité. L'efficacité de ces moyens de stockage est assez encourageante. Pour un kilowatt-heure d'énergie, vous conservez 80 % de de l'énergie. La difficulté principale en revanche concerne le prix de cette technologie et de cette innovation par rapport au prix des batteries électriques traditionnelles. Avec le développement des batteries et l'émergence des batteries à un moindre coût, le prix des batteries est de plus en plus abordable avec pour les batteries en dessous de 100 € par kilowatt-heure et même pas 50 € par kilowatt-heure pour la Chine.

En quoi ces gratte-ciel pourraient-ils être à l'avenir des atouts pour l'environnement ? Est-ce que ce type de projet pourrait redéfinir l'avenir des architectures de bâtiments durables ?

Concernant les gratte-ciel, pour les exploiter dans un contexte de transition énergétique, il faut travailler l'enveloppe des bâtiments. L'efficacité énergétique du gratte-ciel va se concentrer sur les charges de chauffage et de conditionnement d'air. Il serait possible d’utiliser la surface du gratte-ciel pour collecter de l'énergie renouvelable, notamment des vitres ou le toit avec du photovoltaïque et de petites éoliennes au sommet des gratte-ciel pour bénéficier de régimes de vent très favorables afin de collecter au sommet des bâtiments beaucoup d'énergie éolienne.

En plus d'avoir un effet de production d'énergie grâce à des systèmes d'énergie renouvelable placés de manière adéquate sur le gratte-ciel, il est possible de stocker de l’énergie. Il serait possible d’installer des batteries en grandes quantités dans les caves du gratte-ciel. Il serait possible également d’avoir des bornes de recharge pour véhicules électriques qui gèrent la recharge des voitures de manière intelligente ou qui les rechargent lorsqu’il y a beaucoup d'énergie renouvelable qui est générée au niveau du gratte-ciel.

Ces technologies innovantes ne devraient pas changer la structure de la construction des gratte-ciel. D’importants changements devraient être effectués dans la structure pour exploiter le stockage gravitaire.  

Ces innovations sont de magnifiques projets d'ingénierie mais l'aspect économique derrière ces projets-là pourraient être un frein.

A quoi pourrait servir l'énergie stockée dans de tels projets ou dans les futures innovations concernant les gratte-ciel ? Cette énergie stockée pourrait-elle être utilisée pour faire fonctionner le gratte-ciel au niveau de son électricité notamment ou cette énergie stockée pourrait-elle être réutilisée et servir à tout le monde ?

L'énergie stockée pourrait servir à tout le monde. Il faut voir le système électrique comme un ensemble. Cela concerne aussi des gratte-ciel qui sont installés dans des pays au Moyen-Orient où il y a beaucoup de solaire. Ces gratte-ciel innovants ayant une fonctionnalité de batterie pourraient gérer la fluctuation du photovoltaïque dans ces pays-là. Cela permet de recharger les batteries lorsqu’il y a beaucoup de soleil dans la période entre 10 heure et 17 heure et le soir, lorsqu’il y a moins de soleil, il est possible d’utiliser et de décharger le système de stockage d'énergie pour pallier le manque d'électricité photovoltaïque. Il y a très clairement un grand besoin de stockage. Cette technologie peut être un atout supplémentaire.  

Ces projets de gratte-ciel innovants pourraient-ils être utiles pour certains pays comme en Afrique ou en Asie et dans des régions en développement ?

Le stockage d’énergie va bouleverser et révolutionner les systèmes électriques de ces pays. Mais le stockage devrait se faire essentiellement sous forme de batteries. Depuis une quinzaine d’années, beaucoup de systèmes de stockage gravitaire avec des blocs en béton ou des blocs en acier ont été développés. Il y a aussi du stockage sous forme d'énergie cinétique avec des blocs en béton qui tournaient autour d'un axe. Ces projets bénéficient d’une grande qualité d'ingénierie mais l'aspect économique va jouer. Le coût sera plus important. Dès que vous avez des pièces qui bougent au niveau mécanique, cela demande beaucoup de maintenance et cela augmente les frais. Les batteries ne nécessitent pas cette maintenance liée aux systèmes mécaniques.