Un système électrique qui repose de plus en plus sur les énergies renouvelables doit être préparé à des périodes sans vent ni soleil. Ces périodes de faible production, déjà fréquentes, augmenteront avec la part croissante des renouvelables dans la consommation d’énergie. Il est donc indispensable de recourir à des solutions de stockage intelligentes, classifiées en fonction de leur temporisation : à court, moyen et long terme. Voici un récapitulatif des systèmes de stockage les plus répandus pour l’électricité.

Stockage à court terme : de quelques secondes à quelques heures

Les solutions de stockage à court terme compensent les fluctuations du réseau électrique, maintenant ainsi sa stabilité. Cela inclut diverses technologies de stockage par batteries et mécaniques.

Solution #1 : Batteries de stockage

Les batteries lithium-ion sont actuellement dominantes sur le marché, en raison de leur efficacité (80-90 %) et de leur flexibilité d’application, tant dans les foyers que dans les applications industrielles et les réseaux de stockage. Elles se distinguent par une réponse rapide, permettant une compensation efficace des fluctuations à court terme.

Solution #2 : Supercondensateurs

Les supercondensateurs stockent l’électricité via des champs électriques plutôt que des réactions chimiques, ce qui leur permet d’absorber et de restituer l’énergie de manière extrêmement rapide. However, ils ne peuvent accumuler que des quantités limitées d’énergie, ce qui les rend plus adaptés aux systèmes de soutien qu’aux solutions de stockage primaires.

Solution #3 : Stockage par volant d’inertie

Les volants d’inertie exploitent des masses rotatives pour stocker de l’énergie. Un moteur électrique fait tourner une masse lourde, emmagasinant ainsi l’énergie cinétique. Quand la demande d’énergie augmente, le volant est ralenti pour fournir l’électricité. Cette technologie est notoire pour sa durabilité et sa réactivité, bien que le stockage soit limité dans le temps.

Stockage à moyen terme : de quelques heures à quelques jours

Les systèmes de stockage à moyen terme peuvent conserver l’électricité pendant plusieurs heures à quelques jours, jouant un rôle crucial pour équilibrer les variations à court terme et assurer un approvisionnement continu.

Solution #1 : Centrales de pompage-turbinage

Ces installations sont les plus grandes unités de stockage d’énergie au monde. Elles pompent de l’eau à un réservoir surélevé pour la stocker, puis la relâchent pour faire tourner des turbines et produire de l’électricité. Bien qu’efficaces, elles nécessitent des sites géographiques spécifiques.

Solution #2 : Stockage d’air comprimé (CAES)

Ce système stocke de l’énergie en comprimant de l’air dans des cavernes souterraines. À la demande, l’air comprimé est libéré pour alimenter des turbines. Les performances varient entre 50 et 70 %, dépendant de la récupération de chaleur durant le processus de compression.

Solution #3 : Stockage thermique

Ce type de stockage utilise des matériaux comme le sel ou le sable pour emmagasiner l’énergie sous forme de chaleur, largement utilisé dans les centrales thermiques solaires.

Stockage à long terme : de quelques jours à quelques mois

Les systèmes de stockage à long terme sont cruciaux pour compenser les fluctuations saisonnières des énergies renouvelables, garantissant un approvisionnement même durant des périodes prolongées sans production suffisante par les systèmes photovoltaïques ou éoliens.

Solution #1 : Stockage d’hydrogène (Power-to-Gas)

Par électrolyse, l’hydrogène est produit à partir d’électricité excédentaire. Il peut être stocké sous pression pour différentes applications, comme les piles à hydrogène ou converti en méthane synthétique pour les infrastructures existantes.

Solution #2 : Transporteurs organiques d’hydrogène liquides (LOHC) et ammoniac

Ces composés chimiques permettent de stocker l’hydrogène de manière sécurisée et efficace, facilitant son transport et sa manipulation.

Technologies de stockage innovantes

Outre les formes de stockage établies, de nombreuses approches innovantes sont en développement. Ces nouvelles technologies pourraient révolutionner l’approvisionnement énergétique de demain en offrant des alternatives plus rentables ou durables.

Solution #1 : Stockage par gravité

Ce système utilise l’énergie excédentaire pour soulever des poids, les lâchant ensuite pour produire de l’électricité, ce qui offre une solution efficace mais nécessite des constructions stables.

Solution #2 : Boules de béton comme stockage sous-marin

Une technologie en développement qui pourrait utiliser le fond marin pour stocker de l’énergie à l’aide de boules de béton creuses qui fonctionnent comme des pompes-turbines.

Solution #3 : Supercondensateurs à base de carbone

Une méthode innovante pour intégrer des matériaux de construction courants dans des systèmes de stockage d’énergie, contribuant à des solutions de stockage décentralisées.

Points à retenir

• Les technologies de stockage se classifient selon leur temporalité : court, moyen et long terme.
• Les batteries lithium-ion sont actuellement les plus répandues, mais d’autres types sont en phase de recherche pour éviter une dépendance excessive à certains matériaux.
• Les solutions de stockage par gravité et les boules de béton sous-marines sont des avenues prometteuses qui méritent une attention particulière.

Il est crucial de continuer à explorer ces technologies pour une transition énergétique réussie. Les effets caractéristiques de la variabilité des énergies renouvelables devraient nous inciter à innover et à diversifier nos solutions de stockage pour assurer un approvisionnement énergétique fiable et durable.