LiOH et transition énergétique : matériau clé du stockage thermique

L’énergie thermique, ou chaleur, est la forme d’énergie exogène la plus ancienne exploitée par les êtres humains à la suite de la domestication du feu. Elle reste, avec la pression, un processus de transformation dominant dans les procédés industriels. Elle peut être utilisée telle quelle, pour produire de l’électricité, ou stockée. Le stockage consiste à préserver une quantité de matière contenant de l’énergie ou une quantité d'énergie produite, pour une utilisation ultérieure. L'idée est d'assurer l'équilibre production/consommation et d’optimiser les coûts en réduisant les pertes. Les technologies de stockage de la chaleur sont reconnues aujourd’hui parmi les plus prometteuses pour le déploiement d'un mix énergétique « intelligent », intégrant davantage de ressources énergétiques renouvelables.

À l’échelle macroscopique, trois principes physiques permettent à certains matériaux d’emmagasiner (ou libérer) la chaleur, sans se décomposer :

– la chaleur sensible $Q_{\mathrm{ s}}={\displaystyle {\int }_{T_{\mathrm{i}}}^{T_{\mathrm{f}}}V\mathrm{\hspace{0.17em}}\rho \mathrm{\hspace{0.17em}}{C}_{\mathrm{sp}\mathrm{.}}^{\mathrm{l}}\left(T\right)\mathrm{d}T}$ lors d’une chauffe (ou refroidissement) dans une plage de température donnée ;

– la chaleur latente $Q_{\mathrm{ L}}=L=m\mathrm{\hspace{0.17em}}\mathrm{\Delta }{H_{\mathrm{s}}}_{\mathrm{ }\rightleftarrows \mathrm{l}}$ qui se manifeste, à température quasi constante, lors de transformations d’états (solide/solide, solide/liquide, liquide/gaz, etc.) des matériaux dits « à changement de phases » (MCP) ;

– la chaleur thermochimique liée à la dissociation/recombinaison de deux matériaux lors de réactions thermochimiques endo- et exothermiques ; cas d’une transformation solide/gaz en général.

Le stockage par chaleur « sensible », le plus utilisé au cours de l’histoire, est le moins onéreux. Déjà, les Romains avant notre ère exploitaient l’hypocauste, ancêtre du chauffage central alimenté au charbon de...