Stocker l’électricité : quelles solutions ?

19 octobre 2023

Dans le cadre de la transition énergétique, la gestion des flux d’énergie pour assurer l’équilibre sur les réseaux de distribution est une problématique de plus en plus prégnante. Différentes technologies de stockage sont à même de réaliser cette opération, lesquelles comportent des avantages et aussi des inconvénients. Nous faisons le point dans cet article.

Les types de batteries

Le stockage de l’énergie constitue un enjeu fondamental pour plusieurs raisons :

L’électrification de la mobilité : voitures et bus électriques doivent petit à petit remplacer les véhicules thermiques
L’électrification des processus industriels : dans sa Stratégie Nationale Bas-Carbone (SNBC), la France s’est fixée pour objectif un taux d’électrification globale de son industrie de 70 % à l’horizon 2050
Le développement des énergies renouvelables dans le mix électrique (à savoir l’éolien et le solaire) : à certains moments ces technologies produisent un surplus d’énergie par rapport aux besoins. Dans ces cas, cette énergie pourrait être stockée.
Il convient de noter que le stockage de l’électricité présente certaines difficultés. Il implique notamment la transformation de l’électricité en un autre type d’énergie. Il peut s’agir d’énergie chimique, mécanique ou thermique. Beaucoup de spécialistes s’accordent à dire que les batteries lithium-ion et l’hydrogène sont les technologies les plus prometteuses. L’utilisation des batteries est généralement réservée à un besoin de stockage allant de quelques heures à plusieurs jours. Il existe plusieurs technologies de batterie qui sont suffisamment abouties. Parmi celles-ci, on trouve les batteries lithium-ion, plomb-acide, nickel-cadmium et sodium-soufre. Ces types de batteries impliquent malheureusement le recours à des matières premières dont l’extraction est polluante. C’est pourquoi, plus récemment, on trouve également des batteries sodium-ion. Le sodium est l’un des matériaux le plus abondant sur Terre. Cette formule est donc plus écologique et coûte moins cher, mais elle doit gagner en efficacité.

L’hydrogène, une solution d’avenir parmi d’autres ?

Pour ce qui concerne le stockage de grande ampleur, l’hydrogène constituerait une solution de nature chimique. Les véhicules électriques pourraient également en tirer grandement parti. L’hydrogène est issu de l’électrolyse de l’eau (un procédé qui décompose l’eau en dioxygène et en hydrogène). Il est ensuite possible de procéder à sa compression afin de l’obtenir sous forme de gaz, de liquide ou de solide. Lorsque l’alimentation du procédé de transformation est réalisée par des énergies renouvelables, l’hydrogène est alors considéré comme une énergie verte. Celle-ci contribue ainsi à décarboner des secteurs tels que l’industrie et le transport.
La conversion d’électricité en gaz constitue un autre usage du stockage de l’hydrogène. Appelée également power-to-gas, elle repose sur l’emploi d’électricité en excédent en vue de générer de l’hydrogène par électrolyse de l’eau. Dans l’objectif de diminuer sa concentration en hydrocarbure, on procède au stockage ou au mélange de l’hydrogène au système de gaz naturel.

Technologies de stockage existantes

Actuellement, différentes technologies peuvent être employées pour assurer le stockage de l’énergie. Il y a ainsi les Stations de Transfert d’Énergie par Pompage (STEP), les systèmes de stockage par air comprimé, le stockage chimique sous forme d’hydrogène et les volants d’inertie. Parmi ces solutions, c’est le stockage électrochimique (les batteries) qui est le système le plus prisé en France.

La technologie STEP, elle, est activée lors des pics de consommation d’électricité en France : une fois l’eau remontée au niveau de la retenue par le système de pompage, cette eau est alors libérée pour faire tourner les turbines et produire rapidement et ponctuellement de l’électricité. Le stockage d’énergie par air comprimé démontre pour sa part des possibilités encore réduites concernant son rendement (la compression de l’air s’accompagne souvent d’un échauffement). Malgré une grande longévité, les volants d’inertie présentent des limites en termes d’autonomie et de quantité de stockage, c’est pourquoi ils sont adaptés pour des cas de régulation ou d’optimisation énergétique.
Encore rares, il existe également des centrales solaires thermodynamiques à concentration (CSP). Ces installations comportent un grand nombre de miroirs qui font converger la lumière du soleil, tout au long de la journée, vers un fluide caloporteur chauffé à haute température (de 250 à 1000° suivant les installations). Ce fluide produit ensuite de l’électricité à travers des turbines à vapeur ou à gaz. La centrale de Cerro Dominador au Chili est la plus moderne au monde. Elle utilise en plus, une technologie de stockage de l’énergie solaire grâce à des réservoirs de sels (chauffés par le soleil) pouvant restituer cette énergie pendant la nuit. Ce site peut ainsi générer de l’électricité en continu et pendant 17h, sans soleil, grâce au système de stockage !

Si nous devions résumer en une phrase, chaque besoin peut nécessiter une technologie de stockage différente ! Et comme vous l’avez compris, ce secteur est en pleine évolution, à la fois pour répondre aux enjeux de transition énergétique (électrification de nos modes de vie) et de transition écologique (économiser l’énergie de la manière la plus responsable possible).