Stocker l’électricité : clé de la transition énergétique
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L’essor très rapide des véhicules électriques à batteries, l’électrification de nombreux secteurs industriels et le développement des « intermittentes » comme le solaire et l’éolien rendent prioritaire la question du stockage de l’ . Sans stockage, la ne pourra se réaliser.
© EDF / HURET CHRISTOPHE - Vue aérienne de la centrale de Grand Maison, dans les Alpes françaises, avec sa station de transfert d'énergie par pompage (STEP), moyen de stockage électrique.
L’équilibrage des réseaux électriques
Stocker l’électricité est une condition indispensable pour équilibrer à tout moment l’ « offre » d’électricité assurée par les producteurs d’énergie et la « demande » adressée par les consommateurs, individuels et industriels.
La demande électrique atteint un pic le matin et le soir, quand les gens sont chez eux, ainsi qu’en hiver et en été, à cause du chauffage et de l’air conditionné. Cette variabilité de la demande va s’accroître avec l’essor des voitures électriques et l’électrification de nombreux secteurs.
On résout aujourd’hui ce problème d’équilibre en disposant à tout moment de sources d’énergie « pilotables », dont on peut facilement augmenter ou réduire le débit. Les centrales à gaz sont de ce point de vue les plus flexibles pour s’adapter aux « pointes » de consommation.
La montée en des énergies solaire et éolienne, appelées à devenir très majoritaires en 2050, accroit l’irrégularité de la production électrique, puisqu’elle dépend du vent et de l’ensoleillement. Sauf à recourir systématiquement à des centrales à gaz émettrices de CO2, il devient essentiel de pouvoir stocker les excédents d’électricité produits pendant les périodes de grand soleil et de grand vent pour les réutiliser au bon moment. Mais si les électrons voyagent très bien sur de longues distances, ils ne se stockent pas facilement.
Les Stations de transfert d’énergie par pompage (STEP)
La technique aujourd’hui la plus répandue est celle des STEP, qui repose sur des bassins artificiels installés en montagne. L’électricité sert à pomper l’eau d’un réservoir situé en contrebas vers un lac en hauteur, puis l’ de l’eau qui chute est utilisée pour produire à nouveau de l’électricité.
L’une des plus grosses installations est Bath County, en Virginie (États-Unis), avec une capacité supérieure à 3 000 MW. Il y a une demi-douzaine de STEP de haut gabarit en France, la plus importante étant située à Grand’Maison en Isère (1 790 MW), les autres s’étageant entre 300 et 900 MW. Les STEP installées dans le monde représentent une capacité totale de 140 GW (soit 140 000 MW).
L’enjeu stratégique des batteries dans la mobilité
C’est le secteur des batteries qui concentre aujourd’hui le plus d’investissements et de recherches en matière de stockage. Outre l’apport qu’il pourra fournir dans l’avenir à la stabilisation des réseaux, le secteur est porté par l’essor exponentiel des mobilités électriques (voitures, bus, mobilités douces, etc…). Selon l’Agence internationale de l’énergie, le besoin de stockage par batteries devrait être de 1.500 GW d’ici 2030.
Les batteries Lithium-ion sont aujourd’hui le modèle le plus adapté aux véhicules électriques. Or les ventes de voitures électriques (14 millions en 2023) atteindront les 40 millions par an d’ici 2030. Le groupe de consulting McKinsey estime que la production de batteries Lithium-ion sera multipliée par 9 à cette échéance. Cette progression a eu pour effet de faire baisser de dix fois le prix des batteries entre 2010 et 2023.
Ces perspectives ont enclenché une compétition internationale très dure. En 2023, l’Asie domine le marché des batteries pour véhicules : plus de la moitié pour les entreprises chinoises, 25 % pour les coréennes, 10 % pour les japonaises. L’Union européenne tente de refaire le terrain en lançant des projets de méga usines.
L’utilisation de l’hydrogène
Une autre technologie commence à apparaître. Il s’agit de l’utilisation de l’électricité pour produire de l’ par électrolyse de l’eau. Ce gaz peut ensuite être reconverti en électricité dans une pile à . C’est le notamment le principe des « voitures à hydrogène » ou du stockage résidentiel dans les bâtiments à énergie positive. Ce marché du stockage résidentiel progresse rapidement en Allemagne et au Japon.
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