Stockage de l’énergie : un marché prometteur, mais des technologies encore à développer

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Le stockage de l’énergie est à la fois une contrainte technologique et une formidable opportunité économique, selon l’analyse de Louis-Marie Jacquelin, consultant au sein du cabinet ENEA Consulting (1). D’où un marché qui s’annonce très dynamique dans les prochaines années.

GreenUnivers : Les énergies renouvelables, dont la production est souvent intermittente, se développent rapidement, mais le stockage de l’énergie semble avancer moins vite. Est-ce que cela ne risque pas d’être un frein ?

L’augmentation des capacités de production intermittente éolienne et solaire perturbe en effet la stabilité des réseaux électriques. Si ces sources d’énergie ne sont pas encore dominantes, dans certains pays comme le Danemark ou le Portugal, la capacité installée est supérieure à ce que peut supporter le réseau lorsque les conditions météorologiques sont très favorables. Les moyens de production impliqués sont alors déconnectés du réseau, entraînant la perte de cette énergie verte. Et ce problème ne fera que s’amplifier : les pays européens ont pour objectif d’atteindre 20% d’énergies renouvelables dans leur mix énergétique en 2020, soit un doublement par rapport aux 9% actuels (2). Pour atteindre ces objectifs tout en  garantissant la stabilité du réseau et l’équilibre offre/demande, il est essentiel de développer la capacité de stocker les surplus de production renouvelable.

De plus, seul le stockage d’énergie, en flexibilisant  la production d’électricité renouvelable, permet aujourd’hui d’envisager un jour de s’affranchir des centrales de pointe utilisant un combustible fossile. Actuellement ce type de centrale est nécessaire pour compenser l’insuffisance de la production lors de conditions météorologiques défavorables.

Ce contexte rend nécessaire la construction de moyens de stockage, au-delà des 120 GW installés aujourd’hui dans le monde, dont 4,2 en France (3).

GU : Est-ce que cela a aussi un impact économique ?

Oui, car cette intermittence difficilement prévisible conduit à une augmentation forte de la volatilité des prix de l’électricité. Pouvoir choisir d’acheter son énergie exclusivement en période creuse devient dès lors un vrai levier économique. Ce principe peut s’appliquer aussi bien à l’échelle d’un réseau national que pour une industrie, voire même pour des installations de petite taille. Des avancées technologiques récentes, dans le stockage thermique par exemple, ont donné naissance à des solutions d’ores et déjà rentables.

La combinaison actuelle de ces deux leviers, économique et technique, dynamise le marché du stockage de l’énergie. Tant les industriels que les particuliers peuvent y trouver de réelles opportunités pour diminuer leur facture énergétique.

GU : Le stockage thermique est-il moins coûteux que le stockage de l’électricité ?

Lorsque le besoin final est purement thermique, oui, c’est souvent le cas. L’électricité se stocke difficilement. Pour y parvenir de façon économique, l’énergie est en fait stockée sous d’autres formes : électrochimique dans le cas des piles et des batteries, mais aussi mécanique en remplissant des barrages (STEP) ou en comprimant de l’air (CAES), cinétique (volants d’inertie), magnétique (SMES), chimique avec l’hydrogène par exemple, thermique chaud ou froid… Le choix optimal dépend de l’application finale, pour minimiser les pertes intermédiaires associées à d’inutiles transformations.

Le cas du froid est éloquent, car techniquement simple à mettre en œuvre et souvent rentable. Générer du froid est très consommateur d’électricité ; or la plupart des climatiseurs sont utilisés principalement pendant la journée, lorsque l’électricité est chère. Aujourd’hui, il est possible de former de la glace pendant la nuit à moindre coût, puis d’utiliser le froid ainsi stocké pour refroidir l’air pendant la journée.

Pour les industries, des solutions novatrices peuvent être trouvées, en identifiant dans les procédés mêmes quels composés intermédiaires peuvent être stockés. Les procédés intermittents, fonctionnant par exemple uniquement de jour (production de froid) ou uniquement de nuit (éclairage), offrent des ouvertures économiques particulièrement intéressantes. Cependant, identifier dans chaque cas la meilleure solution n’est pas chose aisée : les possibilités sont très nombreuses. Cela demande autant de méthode que d’imagination.

Rappelons d’ailleurs qu’aucune technologie ne pourra répondre seule à toutes les situations : les besoins en puissance, en capacité, en densité, en réactivité, etc. sont trop différents d’une application à l’autre.

GU : Les obstacles technologiques sont-ils encore nombreux ?

Beaucoup de technologies ont encore besoin de développements pour arriver à pleine maturité. Qu’il s’agisse d’applications fixes ou mobiles, les batteries en sont un bon exemple. Les technologies actuelles ne répondent pas aux contraintes de coût et de densité de stockage (pour le transport notamment) pour permettre leur utilisation à grande échelle.

La règlementation doit également être adaptée pour permettre une juste valorisation des services rendus au réseau. Pourquoi pas, même, une inclusion dans les mécanismes de financement carbone pour valoriser d’éventuels remplacements de centrales de pointe thermiques ?

Les applications des technologies de stockage sont extrêmement variées. Chaque domaine aura donc à répondre à des contraintes tout aussi  variées.

GU : Concrètement, à quel genre de développement peut-on s’attendre dans les années qui viennent ?

En ligne avec leur rapide évolution technologique, les batteries fixes et mobiles représentent un marché très dynamique : IDC Energy Insight a estimé que 22 entreprises allaient se partager le décuplement des capacités installées en batteries Lithium-ion prévu d’ici à 2013. Cela représente environ 11 Mds d’euros.

Pour le stockage de grande capacité, environ  80GW supplémentaires de Systèmes de Transfert d’Energie par Pompage (STEP) seront construits d’ici à 2014 dans le monde. En Europe, de nombreux projets sont déjà à l’étude ou en cours de construction. Cette technologie est cependant limitée par la nécessité de trouver ou d’aménager un site géographique approprié. C’est pourquoi le développement de STEP souterraines ou de CAES se développent également.

Comme pour ce dernier exemple, les choix technologiques ne sont pas toujours arrêtés. Il sera nécessaire de suivre de près le développement des différentes options dans les prochaines années. Il suffit de mentionner à ce sujet l’opposition tout électrique – hydrogène pour la prochaine génération de véhicules…

(1) ENEA Consulting a publié en janvier 2011 un panorama synthétique de la filière du stockage d’énergie (PDF).

(2) Source : MEEDTL

(3) Source : ENEA Consulting

Pour aller plus loin :

– Site de l’ESA : www.electricitystorage.org