Des chercheurs américains ont conçu et démontré les performances techniques et économiques d’un système de stockage d’énergie thermique à réservoir (RTES pour reservoir thermal energy storage) qui stocke l’énergie de refroidissement en hiver et la restitue en été afin de fournir une solution alternative et fiable pour le refroidissement des datacenters.
Les systèmes de stockage d’énergie thermique géologique sont des systèmes énergétiques durables et fiables. Le stockage d’énergie thermique en aquifère (ATES), qui utilise une couche aquifère pour stocker et produire de l’énergie thermique, a été développé et déployé au fil des décennies. Le concept ATES a été étendu à une couche d’eau souterraine de faible qualité dans des formations perméables plus profondes (par exemple un réservoir saumâtre), ce qui définit un nouveau système de stockage d’énergie thermique en réservoir (RTES).
Si dans le système RTES le coût d’investissement pour forer des puits plus profonds est plus élevé, il offre généralement un meilleur environnement en utilisant des aquifères à évolution lente, géochimiquement évolués et thermiquement isolés dans des formations géologiques plus profondes pour stocker l’énergie thermique.
Ce fonctionnement affecte également de manière minimale les systèmes d’eau souterraine douce dans un sous-sol peu profond. Mais bien que les ressources en eaux souterraines de faible qualité dans les formations profondes présentent ces avantages et un grand potentiel en tant que système énergétique (similaire aux ressources hydrothermales pour un système d’énergie géothermique), il n’existe que des études limitées, en particulier pour le stockage d’énergie froide.
Des chercheurs américains – du National Renewable Energy Laboratory et de l’U.S. Department of Energy, au Colorado ; de l’Idaho National Laboratory ; et du Lawrence Berkeley National Laboratory, en Californie – ont conçu deux systèmes de refroidissement RTES intégrant des refroidisseurs secs, et des refroidisseurs secs et une récupération de chaleur pour alimenter une charge de refroidissement de 5 MW à partir d’un datacenter situé à Golden, dans le Colorado, aux États-Unis. Ils ont modélisé le fonctionnement du système RTES sur 20 ans afin de répondre de manière fiable à la charge de refroidissement du datacenter tout en garantissant l’équilibre entre la production et la recharge de froid tout au long de la durée de vie du système.
Les chercheurs ont ensuite démontré les performances technico-économiques du RTES. La production de froid s’est avérée fiable pendant les 20 ans de sa durée de vie. Ils ont estimé le coût actualisé du refroidissement à 5 $/MWh, soit nettement inférieur aux 15 $/MWh du scénario de base où les refroidisseurs et les refroidisseurs à sec fournissent la même charge de refroidissement sans le RTES.
Ils ont également estimé que le système de refroidissement basé sur le RTES permet d’éviter des émissions pouvant atteindre 1 488 tonnes de CO2e par an par rapport au scénario de référence. Ces résultats soulignent la faisabilité technico-économique et les avantages environnementaux du RTES – réduction considérable de la consommation d’électricité (78 %)et les coûts (83 %), réduction des émissions annuelles de CO2 (78 %) par rapport au cas de base -, ainsi que son potentiel de déploiement pour le refroidissement des datacenters.
