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 :

L’énergie solaire pho­to­vol­taïque : nou­velles pers­pec­tives européennes Pot@maï : éner­gie, auto­no­mie et rési­lience pour les femmes africaines Enjeux et objec­tifs d’une cen­trale nucléaire FRANCE : 40% d’électricité verte en 2030 Tran­si­tion éner­gé­tique : l’enjeu managérial