Le stockage d’énergie stationnaire : besoins, opportunités et défis

Le stock­age d’énergie sta­tion­naire est l’une des sources de flex­i­bil­ité d’un mix élec­trique. Des solu­tions sont déjà en ser­vice y com­pris pour de gross­es puis­sances (pom­page hydraulique) et pour la mobil­ité élec­trique avec les bat­ter­ies ion-lithi­um. Des recherch­es sont entre­pris­es sur des mul­ti­tudes de solu­tions et il est espéré que cer­taines d’en­tre elles déboucheront prochainement.

Si la prémisse du stock­age sta­tion­naire est sim­ple : déplac­er dans le temps la disponi­bil­ité d’une quan­tité d’énergie, la diver­sité des angles d’approche est grande, que ce soit par le prisme des appli­ca­tions pos­si­bles (arbi­trage, report ou écrê­tage de pointe, ren­force­ment de l’autoconsommation, etc.), des acteurs impliqués (pro­duc­teurs d’énergie, opéra­teurs de réseaux, con­som­ma­teurs, etc.), des sché­mas de monéti­sa­tion (arbi­trage, rémunéra­tion de capac­ité, coûts évités, etc.), du type de solu­tions tech­niques ou même des enjeux réglementaires. 

“ Des opportunités très différentes selon les zones géographiques et l’horizon de temps considéré ”

Cette diver­sité explique l’adaptabilité mais aus­si la var­iété des tech­nolo­gies pos­si­bles : stock­age sous forme de chaleur ou de froid, d’énergie poten­tielle ou mécanique (sta­tion de trans­fert d’énergie par pom­page-turbinage hydraulique, air com­primé, volants d’inertie), d’énergie élec­trique (super­con­den­sa­teurs, supra­con­duc­teurs), d’énergie élec­trochim­ique (bat­ter­ies lithi­um-ion, plomb, nick­el, redox-flow…), chim­ique (hydrogène ou gaz naturel…). 

DES BESOINS VARIABLES SELON LES RÉGIONS

L’évolution en OCDE des mix élec­triques et des régle­men­ta­tions (essor des renou­ve­lables, com­péti­tiv­ité du char­bon face au gaz hors régle­men­ta­tion CO₂) tend à court terme à favoris­er les besoins en stock­age décen­tral­isé liés à l’intégration des renou­ve­lables, ain­si qu’à l’optimisation des réseaux. 

Cette ten­dance est favor­able aux tech­nolo­gies très mod­u­laires (de quelques kW/kWh à quelques dizaines de MW/ MWh, pour des durées moyennes de décharge de 15 min­utes à 4 heures) comme les bat­ter­ies lithi­um-ion, même si le mix actuel mon­di­al reste encore très large­ment dom­iné par les sta­tions de pom­page hydraulique (STEP) avec plus de 98 % de la base instal­lée (env­i­ron 145 GW). 

Si l’équation d’évaluation des besoins en stock­age est uni­verselle, les solu­tions peu­vent sig­ni­fica­tive­ment vari­er selon la géo­gra­phie con­sid­érée et les poli­tiques adop­tées. Ain­si la Chine (crois­sance de la demande en élec­tric­ité, poli­tique ambitieuse sur le véhicule élec­trique et les bat­ter­ies lithi­um-ion), le Japon (pas d’interconnexions), ou la plu­part des pays d’Afrique (réseau élec­trique peu éten­du, oppor­tu­nités nom­breuses pour des micro­grids hybrides à base de diesel) con­naîtront prob­a­ble­ment un chem­ine­ment dif­férent de l’Europe (réseau d’électricité très inter­con­nec­té, large réseau de gaz favor­able au P2G) ou des États-Unis (gaz de schiste abondant). 

DISTINGUER BESOINS ET OPPORTUNITÉS

La tech­nolo­gie lithi­um-ion domine aujourd’hui la mobil­ité électrique.
© SCHLIERNER / FOTOLIA.COM

L’expérience de ter­rain de ces dernières années mon­tre l’importance des consomm’acteurs (dis­posant de moyens décen­tral­isés de pro­duc­tion : pho­to­voltaïque, biogaz, etc.). Ain­si plus des deux tiers du marché alle­mand du stock­age déployé en 2016 ont été rac­cordés en aval du comp­teur, essen­tielle­ment dans le secteur résidentiel. 

Cou­plée aux pos­si­bil­ités offertes par le numérique (en par­ti­c­uli­er l’agrégation de nom­breux stock­ages dis­tribués en une cen­trale virtuelle de stock­age), cette ten­dance pour­rait sig­ni­fica­tive­ment accélér­er le déploiement du stock­age distribué. 

Il est impor­tant de rap­pel­er aus­si l’enjeu régle­men­taire : là où l’Allemagne a autorisé le stock­age rési­den­tiel et l’a même sub­ven­tion­né via la banque KfW, la Cal­i­fornie l’a au con­traire forte­ment ralen­ti en pro­longeant le Net Ener­gy Meter­ing (NEM, qui trans­forme le réseau en stock­age « gratuit »). 

LE LITHIUM-ION : POSSIBILITÉ D’UN EFFET BOULE DE NEIGE ?

Il n’existe pas de tech­nolo­gie de stock­age d’énergie idéale, répon­dant à l’ensemble des spé­ci­fi­ca­tions req­ui­s­es par l’ensemble des appli­ca­tions. Néan­moins, une famille tech­nologique aujourd’hui se détache du lot : le lithium-ion. 

“ Les prix du lithium-ion ont baissé de 77 % en sept ans ”

Cer­taines ques­tions restent cepen­dant encore sans réponse (disponi­bil­ité de matières pre­mières cri­tique comme le cobalt ; com­péti­tiv­ité pour des décharges de longues durées et/ou peu fréquentes), lais­sant la porte ouverte à d’autres tech­nolo­gies (pow­er-to-gas, redox-flow…). 

Le stock­age sta­tion­naire con­naît donc un con­texte por­teur, qui s’explique entre autres par la mul­ti­pli­ca­tion de poli­tiques publiques volon­taristes (Cal­i­fornie, Mass­a­chu­setts, Alle­magne, France, Japon, etc.), par un investisse­ment con­tinu dans la R & D et les démon­stra­teurs tech­nologiques, par la mat­u­ra­tion des mod­èles d’affaires et de nou­velles offres inno­vantes (mul­ti­ap­pli­ca­tions pour un même sys­tème de stock­age, agré­ga­tion, sec­onde vie de bat­ter­ies de véhicules élec­triques), mais aus­si par des syn­er­gies avec de larges marchés con­nex­es en crois­sance forte (mobil­ité électrique/ bat­ter­ies lithium-ion).

---

Articles similaires :

Un mod­èle de développe­ment durable pour imag­in­er la société de demain Éner­gies renou­ve­lables : vers un nou­v­el ordre mondial Le pho­to­voltaïque : présent et futur Cli­mat et énergie : l’X se mobilise autour du pro­jet Trend‑X Des scé­nar­ios de tran­si­tion énergé­tique pour un monde en évo­lu­tion rapide L’éducation au change­ment cli­ma­tique et à la tran­si­tion énergé­tique à l’X