Ghislain de Pierrefeu
Ghislain de Pierrefeu | senior manager en collaboration avec Bertrand COLOMBO | Consultant

Quand stockage et électricité font bon ménage

Publié le 04 | 12 | 2013    Imprimer le contenu de la page Envoyer à un ami

Et si, finalement, l’électricité se stockait ? Certes, l’électricité est très volatile, mais des solutions qui permettent de préserver une quantité d’énergie produite pour une consommation ultérieure existent.

On pense notamment aux stations de transfert d’énergie par pompage (STEP) qui participent à l’équilibre entre production et consommation. On pense aussi aux batteries lithium-ion, omniprésentes dans nos appareils électroniques, et dont les progrès récents en termes d’autonomie et de capacité laissent entrevoir une utilisation à plus grande échelle. Retour sur ces solutions de stockage, sur les initiatives en cours, et sur leurs enjeux dans un contexte de transition énergétique vers une société moins dépendante des énergies fissiles et fossiles.

 Le stockage, gage de valorisation des ENR

 Les énergies renouvelables sont, pour la plupart, intermittentes. Prenez par exemple le solaire ou l’éolien : la production qui en résulte est extrêmement variable, intrinsèquement dépendante des conditions météorologiques et difficilement prévisible.

 En outre, les énergies renouvelables s’avèrent inégalement réparties sur les territoires – notamment français – avec des lieux de production généralement situés loin des zones de consommation.

Face à ces deux contraintes majeures, le stockage – c’est à dire la préservation d’une quantité d’énergie produite pour une consommation ultérieure – apparaît comme un gage de valorisation incontournable. À l’heure actuelle, plusieurs techniques sont à notre disposition. Considérons-les.

 Les STEP : une solution de stockage mature mais onéreuse

 Avec près de 140 000 MW de capacité installée, les stations de transfert d’énergie par pompage (STEP), ou pumped-storage hydro power plants (PSP), constituent aujourd’hui la technique de stockage de l’énergie la plus commune et la plus mature.

 Composée de deux retenues d’eau, situées à des altitudes différentes, ces dispositifs – qui appartiennent au stockage dit “mécanique” – fonctionnent en mode dual. Lorsque la production d’électricité est supérieure à la consommation, le surplus d’énergie disponible est utilisé pour actionner une pompe et transférer l’eau du bassin inférieur vers le bassin supérieur. Lorsque la consommation est supérieure à la production, l’eau pompée est turbinée, restituant ainsi l’énergie “potentielle” préalablement stockée.  En somme, elles constituent un report de la mise à disposition sur le réseau de la production d’énergie, des périodes creuses vers les périodes de pic. Pierre angulaire de ce dispositif : un groupe hydroélectrique réversible, fonctionnant tour à tour comme un ensemble pompe-moteur puis turbine-alternateur.

Mais, aussi efficaces soient-elles, les STEP s’avèrent être des aménagements impactants pour les territoires, qui requièrent des investissements importants, et une géographie adaptée (implantation limitée aux régions montagneuses ou semi-montagneuses). En outre, leur temps de réaction lors des pics de consommation est parfois pointé du doigt : de quelques dizaines secondes à plusieurs minutes lorsque la turbine est à l’arrêt… Des minutes précieuses pour un réseau devant garantir l’équilibre entre production et consommation d’énergie en temps réel.

Les batteries lithium-ion : une solution d’avenir

Si les STEP représentent près de 99% des capacités de stockage au niveau mondial, d’autres solutions existent, à l’image des batteries lithium-ion. Ces batteries, qui appartiennent aux solutions dites de stockage électrochimique, prédominent d’ores et déjà dans nos appareils électroniques nomades et dans nos véhicules électriques et hybrides.

Certes, on a pu, par le passé, pointer leur faible performance et courte durée, mais les progrès récents en termes de capacité et d’autonomie laissent présager une utilisation à plus grande échelle encore, avec des applications résidentielles notamment.

Symbole de cette (r)évolution en marche : la signature en janvier dernier par Schneider Electric et le Syndicat départemental d’énergies du Morbihan (SDEM) d’une convention d’expérimentation pour la conception et la réalisation d’un système de stockage et de gestion d’énergie pionnier, Building Smart Grid. Théâtre de cette expérimentation ? Le futur siège du SDEM. Labellisé “habitat passif”, ce bâtiment de 3.300 m2 sera équipé de 850 m2 de panneaux photovoltaïques, de deux éoliennes, et surtout d’un système de stockage innovant : ces fameuses batteries lithium-ion conçues par Saft. D’une autonomie de 2 heures, ce système devrait permettre de stocker l’énergie produite non consommée et d’effacer électriquement le bâtiment aux heures de pointe.

Autre piste actuellement à l’étude : l’utilisation des batteries des véhicules électriques et hybrides rechargeables comme unités de stockage d’énergie, au service du réseau. Cette énergie chargée la nuit ou pendant les creux de consommation d’électricité, pourrait être  injectée dans le réseau en période de pointe. C’est ce qu’on appelle le Vehicle to Grid (V2G).

 Des expérimentations V2G prometteuses

C’est au Japon que les initiatives V2G sont les plus nombreuses. Là-bas, la sortie annoncée du nucléaire suite à la catastrophe de Fukushima a remis la problématique de l’équilibrage du réseau au centre des préoccupations.  Dans cette optique, Toyota, Mitsubishi, ou encore Nissan ont chacun développé leur propre système de “réinjection”. Nissan par exemple, a lancé le LEAF to Home, une interface permettant, au travers d’une EV Power Station, de rediriger l’énergie en provenance de la batterie lithium-ion sur le réseau électrique de l’habitation. D’après le constructeur, le pack batteries de la LEAF permettrait de fournir l’énergie nécessaire à un foyer moyen japonais pour une durée de 2 jours.

Outre cette capacité de stockage de l’électricité, les véhicules électriques possèdent un second avantage de taille : ils sont immobilisés la plupart du temps, et généralement lors des périodes de pic de consommation. Ils peuvent donc mettre à disposition leur énergie sur le réseau aux heures clés, et se recharger la nuit ou pendant les creux de consommation d’électricité, dans les meilleures conditions écologiques et économiques.

 Tordons donc le cou à cette idée reçue, qui voudrait que stockage et électricité ne fassent pas bon ménage. Des solutions existent, qu’elles soient de nature mécanique, électrochimique, etc. Le recours aux véhicules électriques et hybrides rechargeables comme unités de stockage d’énergie, au service du réseau, fait partie des pistes les plus prometteuses. 

 Mais de nombreuses  questions restent en suspens, notamment en termes de responsabilité, de réglementation et de philosophie d’utilisation :

- Par qui et comment seront appelées les capacités présentes dans les batteries lithium-ion (utilisateur, opérateur d’’effacement, gestionnaire de réseau, etc.) ?

- Comment s’assurer de la disponibilité réelle de ces capacités au moment où l’on en a besoin ?

- Comment concilier désir d’autonomie énergétique locale (notamment grâce au stockage) et solidarité (notamment grâce au réseau) ?

 Des questions auxquelles il faudra répondre pour garantir l’essor de ces solutions.

 

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