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Le stockage de l’énergie

Mis à jour le 10/04/2014

Dans le contexte actuel de développement des énergies renouvelables, le stockage de l’énergie améliore l’efficacité énergétique et favorise l’insertion des énergies renouvelables variables. Elle apporte aussi sécurité et flexibilité aux réseaux.

Le stockage de l’énergie concerne aussi bien la chaleur que l’électricité. Il consiste à « accumuler » l’énergie en vue d’une utilisation ultérieure en un lieu qui peut être identique ou différent du lieu de production. Les batteries sont l’un des moyens les plus communs. Lorsqu’elles sont en charge, elles piègent l’énergie électrique, puis la restituent tout au long de leur décharge, sans être connectées à une source de production électrique.

À noter que le stockage permettant de décaler l’usage dans le temps sans le décaler dans l’espace est appelé stockage stationnaire ; celui visant des applications mobiles est appelé stockage embarqué ou portable.

À quoi sert le stockage de l’énergie ?

Le stockage de l’énergie comprend deux types de systèmes.

Les systèmes qui privilégient la quantité au débit

Ils donnent la priorité à la restitution d’énergie. Il s’agit de maximiser la durée pendant laquelle le stockage peut fournir de la puissance.

Ce type de stockage est intéressant pour :

  • les applications mobiles de tous les jours (pour téléphones ou ordinateurs portables). En effet, dans ce cas, les puissances en jeu sont faibles mais la durée d’utilisation doit être maximisée ;
  • les applications de mobilité alternative ;
  • combler les périodes où la production des énergies renouvelables variables (éolien ou photovoltaïque) est trop basse.

Les systèmes qui privilégient le débit

Ils donnent la priorité à la puissance. Il s’agit de systèmes très réactifs et fiables pouvant délivrer de fortes puissances sur un temps court.

Ce type de stockage est intéressant pour :

  • les applications de stabilisation du réseau électrique (stabilisation du réglage en fréquence et en tension) ;
  • compenser les fluctuations rapides des énergies renouvelables variables.

Le choix du type de stockage et de la technologie adaptée dépend de l’application visée. Par exemple, des compromis entre restitution de puissance et d’énergie sont recherchés dans le cas des énergies renouvelables, puisque le stockage peut à la fois participer à la stabilité du réseau électrique et lisser les variations de production. Bien sûr, d’autres caractéristiques sont prises en compte pour le choix de la technologie adaptée : taille, coût, durée de vie, sécurité, etc.

Comment stocker l’énergie ?

L’électricité est un vecteur très pratique pour le transport de l’énergie, mais difficile à stocker sous sa forme propre. Elle est donc généralement transformée pour être stockée sous une autre forme : énergie mécanique, thermique ou chimique par exemple. Au contraire, l’énergie thermique est généralement stockée sous sa forme originale (chaleur).

Exemples de systèmes pour l’énergie électrique :

  • stockage gravitaire de masse d’eau avec les stations de transfert d’énergie par pompage (STEP) ;
  • stockage thermodynamique avec les systèmes de stockage par air comprimé (CAES) ;
  • stockage d’énergie cinétique avec les volants d’inertie ;
  • stockage électrochimique avec les batteries (au plomb, sodium-soufre, lithium-ion,etc.).

Exemples de systèmes pour l’énergie thermique :

  • stockage de chaleur latente avec la glace ou les matériaux à changement de phase ;
  • stockage de chaleur sensible avec l’eau chaude ou les sels fondus ;
  • stockage sous forme chimique avec des réactions chimiques ou la production d’hydrogène.

Quelles sont ses perspectives ?

Le développement des marchés de la mobilité électrique et des énergies renouvelables offrent des opportunités considérables pour le stockage de l’énergie. De nouveaux concepts techniques et économiques émergent. Ainsi, de nombreux acteurs industriels et laboratoires de recherche public travaillent actuellement sur le sujet, notamment à propos de :

  • l’intégration des énergies renouvelables dans le système électrique, soit par couplage d’un système de stockage avec une installation de production, soit par la mise en place des systèmes de stockage d’énergie de masse sur le réseau permettant de mutualiser différentes sources ;
  • la limitation de la sollicitation du réseau lors de la pointe de consommation ;
  • la sécurisation de l’approvisionnement en énergie ;
  • le déploiement de modes de transport propres.

L’action de l’ADEME

Depuis de nombreuses années, l’ADEME soutient la R&D sur les systèmes de stockage avec l’objectif principal d’en abaisser les coûts.
Dans le cadre des Investissements d’Avenir, l’ADEME soutient des projets mettant en œuvre des technologies de stockage, qui contribuent à l’amélioration des technologies et à l’intégration des systèmes de stockage dans les réseaux énergétiques.
L’ADEME a également financé, avec la DGCIS et l’ATEE, une étude visant à identifier le potentiel du stockage en France à l’horizon 2030. Au niveau de la France entière et sans prise en compte d’aucune contrainte sur le réseau, l’étude a ainsi permis d’identifier un potentiel de stockage de masse économiquement rentable compris entre 1 et 2 GW. Elle met en avant l’importance du soutien à la R&D pour faire baisser les coûts des technologies et donne une évolution des coûts prospectifs pour les différentes technologies de stockage.