Les EnR ou énergies « vertes » sont considérées comme renouvelables parce qu’elles utilisent des sources naturelles supposées inépuisables. Pourtant ces énergies sont irrégulières, inconstantes et saisonnières, ce qui représente un gros défi technique à relever pour que leur utilisation soit pertinente.
L’énergie solaire (ou photovoltaïque) connaît notamment un développement sans précédent dans le monde : avec désormais plus de 1000 GW de puissance installée et des coûts d’installation de plus en plus compétitifs, c’est pour l’instant la grande gagnante de la transition énergétique, comme le titrait récemment nos confrères du Monde. Selon l’Agence internationale de l’énergie (AIE), le solaire devrait représenter 2 350 GW de puissance potentielle dans le monde d’ici à quatre ans, surpassant l’hydraulique en 2024, le gaz naturel en 2026 et le charbon en 2027 dans la production d’électricité… De plus, face à l’augmentation constante du prix de l’électricité, le marché de l’autoconsommation explose.
Mais cette source d’énergie présente un inconvénient majeur : elle varie fortement selon l’heure et la météo, et est souvent produite lorsqu’on n’en a pas ou peu besoin. En d’autres termes : elle est intermittente et incertaine, ce qui la rend peu efficace. Il en est de même pour l’énergie éolienne, dont la production dépend de l’existence ou non de vent, ce qui en fait par nature une source d’énergie irrégulière. Le seul moyen pour en améliorer l’efficacité, et donc réduire les coûts des ENR, est de pouvoir stocker l’énergie produite pour pouvoir la consommer en décalé, lorsqu’on en a vraiment besoin. Or stocker l’énergie est toujours un défi.
Le moyen le plus connu et le plus développé aujourd’hui pour les particuliers est le stockage par batterie. Mais est-ce la meilleure alternative et est-ce adapté à une échelle plus large ?
Faisons le point : Comment peut-on stocker les EnR ?
Principalement de deux façons, comme le rappelle l’ADEME dans un excellent dossier didactique : on peut stocker l’énergie sous forme d’électricité ou sous forme thermique (chaleur ou froid). Mais le stockage de l’électricité elle-même nécessite de la transformer pour la stocker, sous une forme stable permettant de la restituer en électricité lorsqu’on en a besoin. Les principales formes de stockage de l’électricité sont :
- Le stockage gravitaire de masse d’eau (« STEP », ou Stations de transfert d’énergie par pompage), qui consiste à remonter de l’eau vers une retenue supérieure lorsqu’on a de l’électricité inutilisée, pour la restituer avec une turbine lorsqu’on en a besoin (principe du barrage hydroélectrique). Ce système est très efficace pour équilibrer les réseaux électriques mais est encore peu utilisé à petite échelle.
- Le stockage électrochimique avec les batteries (au plomb, sodium-soufre, lithium-ion, etc.) et super condensateurs, systèmes déjà bien maitrisés dont on peut déjà voir les applications abordables tant au niveau individuel que pour des installations d’équilibrage de réseau.
- Le stockage sous forme d’hydrogène (fabriqué principalement par électrolyse) : une filière est actuellement en train de se constituer et fait l’objet de nombreuses recherches.
- Enfin, d’autres systèmes moins répandus mais dont certains font l’objet de recherches intéressantes : stockage thermodynamique par air comprimé, stockage d’énergie cinétique avec les volants d’inertie etc.
Le stockage d’énergie par batterie : une solution immédiatement disponible à petite et grande échelle…
Parmi ces systèmes, le stockage par batterie est la solution immédiatement disponible et industrialisable dans l’immédiat. Il en existe de deux sortes : le stockage embarqué, pour les applications mobiles, dont la plus évidente est le VE (véhicule électrique), et le stockage stationnaire.
Le stockage stationnaire est déjà bien développé à l’échelle individuelle et permet de sécuriser un site en électricité, qu’il soit producteur d’électricité (dans ce cas, on stocke l’électricité produite non utilisée) ou non (dans ce cas on stocke de l’énergie venant du réseau « au cas où »). C’est particulièrement utile pour équilibrer les sites de production photovoltaique (ex. panneaux de toit), en autoconsommation, par exemple pour assurer la recharge des VE la nuit avec de l’électricité d’origine solaire. Le système « Powerwall » de Tesla est un des premiers systèmes standards à avoir été massivement été commercialisé dans cet objectif.
Un nouveau type de stockage stationnaire se développe actuellement pour sécuriser les réseaux électriques publics, notamment afin de stocker l’électricité produite par les ENR, et pour sécuriser l’alimentation électrique du réseau en cas de pic de consommation. Il s’agit de parcs industriels de batteries en, soit en un même lieu, soit placés au plus proche des lieux de productions ENR sur le réseau.
Le Megapack : la solution de stockage à grande échelle de Tesla arrive en Europe…
Là encore, Tesla couvre ce segment avec son système « Megapack », ensemble d’éléments de batteries Lithium-Ion destiné à la fois aux réseaux publics et aux besoins des installations industrielles. En assemblant des éléments unitaires Megapack, permettant de stocker chacun environ 3MWh, on peut dimensionner une centrale de stockage et en adapter la capacité totale en fonction du besoin et de son évolution. Le français Corsica Sole a mis en service en décembre dernier en Belgique une unité de stockage utilisant cette technologie (un assemblage de 40 megapacks !).
Il existe aussi quelques autres projets intéressants qui voient actuellement le jour, sur lesquels nous reviendrons.
La révolution électrique est bien en marche, et les industriels la supportent !
