Stockage électrique : Solutions innovantes pour une transition énergétique durable

Le stockage de l’électricité est devenu un enjeu crucial. Il faut dire que le cadre de notre transition énergétique laisse peu de place aux interprétations. L’essor des énergies renouvelables nous contraint à maîtriser les tenants et aboutissants des technologies sous-jacentes. C’est ici que le principe de sauvegarde de l’énergie produite en excès et de restitution lorsque la demande augmente prend tout son sens.

À travers cet éditorial hautement vitaminé, nous allons vous expliquer les différentes méthodes de stockage et leur fonctionnement intrinsèque. Alors, restez en ligne, car en seulement quelques minutes vous connaîtrez le socle des fondamentaux propres à ce secteur si particulier.

Résumé introductif succinct :

Le stockage de l’électricité est au cœur de la transition énergétique. Des technologies comme les batteries, les STEP, ou l’hydrogène permettent d’équilibrer la production renouvelable intermittente avec la demande. Découvrez en quelques minutes les solutions actuelles et les innovations prometteuses qui façonnent notre avenir énergétique.

Quels sont les rouages du stockage de l’électricité ?

Le stockage de l’électricité représente un sujet à la fois de concorde et de discorde. Son intégration dans notre mix énergétique n’est pas de tout repos. En effet, des sources comme l’éolien et le solaire sont intermittentes, dépendant des conditions météorologiques. Cette variabilité pose un problème d’équilibrage entre la production et la consommation d’électricité.

Pour répondre à ces enjeux, plusieurs technologies de stockage ont été développées. Chacune comporte ses avantages et ses inconvénients en termes de capacité, de réactivité et de coût. De nos jours, voici les modes de stockage couramment utilisés :

• Stockage mécanique (STEP, CAES, volants d’inertie)  

• Stockage électrochimique (batteries, supercondensateurs)

• Stockage chimique (hydrogène, méthane)  

• Stockage thermique

En 2020, la capacité mondiale de stockage stationnaire était estimée à environ 175 GW, soit près de 3,5% des capacités électriques planétaires. L’Agence internationale de l’énergie (AIE) prévoit qu’il faudrait au moins doubler cette capacité d’ici 2030 pour atteindre les objectifs climatiques fixés par la Commission européenne.

Le stockage mécanique : C’est quoi ?

Le stockage mécanique implique la conversion de l’électricité en énergie potentielle ou cinétique. L’infrastructure la plus répandue est la Station de Transfert d’Énergie par Pompage (STEP). Son principe est simple : en période de surproduction, l’eau est pompée d’un bassin inférieur vers un bassin supérieur. Lorsque la demande augmente, l’eau est relâchée pour actionner des turbines et produire de l’électricité.

Un exemple remarquable est la centrale hydroéolienne d’El Hierro, aux Canaries, inaugurée en 2014. Une installation qui combine éoliennes et STEP pour assurer l’autonomie énergétique de l’île. En l’absence de vent, l’eau stockée dans le bassin supérieur est turbinée pour générer de l’électricité.

Une autre technologie prometteuse est le stockage par air comprimé (CAES). L’électricité excédentaire est utilisée pour comprimer de l’air dans des cavités souterraines. Lors des pics de demande, cet air est détendu et actionne la turbine. Des recherches sont en cours pour améliorer le rendement, notamment avec le développement du CAES adiabatique.

Affaire à suivre…

Le royaume des batteries : une solution polyvalente

Les batteries s’imposent, de fil en aiguille, comme une solution de stockage flexible et modulaire. Leur secret opérationnel s’appuie sur des réactions électrochimiques réversibles. Lors de la charge, l’électricité est convertie en énergie chimique. À la décharge, le processus s’inverse et restitue l’électricité.

Plusieurs familles de batteries coexistent, chacune avec ses caractéristiques inédites :

• Lithium-ion : forte densité énergétique, mais coût élevé
• Plomb-acide : technologie mature et peu coûteuse, mais durée de vie limitée
• Sodium-soufre : adaptées au stockage stationnaire de grande capacité
• Flow batteries : capacité modulable et longue durée de vie

Les batteries s’intègrent parfaitement dans les smart grids et les microgrids. Elles permettent une gestion fine de l’équilibre production-consommation à l’échelle locale. Par exemple, en 2017, Tesla a installé en Australie-Méridionale la plus grande batterie du monde pour l’époque, d’une capacité de 100 MW, afin de stabiliser le réseau électrique de la région.

Nous constatons que les progrès technologiques et la baisse des coûts rendent les batteries de plus en plus compétitives. Néanmoins, des freins subsistent, notamment en termes de durabilité et de recyclage des matériaux employés. La direction phare s’oriente vers plus de résilience, et nul doute que ces prochaines années verront éclore des processus encore plus écoresponsables.

Vers des solutions innovantes, durables et vertes ?

Au-delà des pistes classiques, de nouveaux sillons sont explorés pour stocker l’électricité de manière plus efficace et écologique. L’hydrogène suscite un intérêt croissant. Produit par électrolyse de l’eau à partir d’électricité renouvelable, il peut être stocké puis reconverti en électricité via une pile à combustible.

Le stockage thermique offre également des perspectives intéressantes. L’électricité excédentaire peut être utilisée pour chauffer un matériau à haute température (sels fondus, béton, roches). Cette chaleur est ensuite restituée pour produire de la vapeur et actionner une turbine.

Chez MGS, nous surveillons de très près les solutions respectueuses de l’environnement. Les volants d’inertie, par exemple, s’inscrivent parfaitement dans cette démarche. Ils emmagasinent l’énergie sous forme cinétique dans une masse en rotation rapide. Par conséquent, ils n’utilisent pas de matériaux polluants et offrent une durée de vie significative.

Malgré ces avancées encourageantes, le stockage de l’électricité demeure un défi à la fois technique et économique. Les coûts élevés et les rendements perfectibles figurent parmi les obstacles les plus notables.

Mais ne soyons pas excessivement pessimistes !

Selon un rapport de l’IRENA publié en 2020, le prix moyen du stockage par batterie lithium-ion a chuté de 85% entre 2010 et 2018, passant de 1 160 $/kWh à 176 $/kWh. Cette tendance devrait se poursuivre, rendant le stockage de plus en plus compétitif face aux autres solutions de flexibilité du réseau.

Stockage électricité : Conclusion

Le stockage de l’électricité est une composante essentielle de la transition énergétique que nous vivons pleinement aujourd’hui. Les technologies actuelles proposent déjà des solutions viables, mais des progrès restent à accomplir pour répondre à 100% aux défis de demain. L’innovation et la recherche joueront un rôle déterminant dans le développement de systèmes de stockage toujours plus efficaces.

Comme à l’accoutumée, les horizons plus radieux incluent l’amélioration des performances, une résilience économique accrue et une orientation résolument éco-friendly.

Technologies de stockage d’électricité