Deux études publiées en novembre confirment l’essor du stockage de l’électricité par batteries : les coûts des différents types de batteries devraient baisser de 19 à 36% dans les cinq ans à venir, tandis que le marché global des batteries électriques devrait être multiplié par 64 d’ici 2030, pour atteindre les 125 gigawatts de puissance. Une nécessité, devant l’essor des énergies renouvelables.

L’avenir des sources d’énergies renouvelables, notamment intermittentes (éolien et photovoltaïque), est plus que radieux, tous les pays du monde s’engageant, plus ou moins rapidement, dans une franche transition énergétique. Pour répondre à cette intermittence, les réseaux électriques deviennent intelligents, entre autre pour assurer une flexibilité permettant de rapprocher consommation et production d’électricité.

Le stockage par batterie : un marché en plein explosion

L’un des piliers centraux de la flexibilité électrique est le stockage de cette électricité – son développement est une nécessité absolue pour intégrer plus encore d’énergies renouvelables intermittentes dans le mix électrique.

Le stockage par batteries est une des solutions les plus matures et les plus modulables disponibles actuellement. Fort logiquement, le marché du stockage par batteries est en train d’amorcer une explosion similaire à celle du photovoltaïque ces dernières années.

Une étude publiée le 20 novembre 2017 par Bloomberg New Energy Finance (BNEF) se penche sur l’évolution du marché mondial des batteries électriques : entre 2016 et 2030, il devrait être multiplié par 64, pour atteindre une puissance totale de 125 GW, et une capacité totale de stockage de 305 GWh.

Un marché dominé par les Etats-Unis, la Chine, l’Inde et le Japon

« Nous en sommes au début. Avec autant d’investissements dans la technologie des batteries, la baisse des coûts et l’ajout significatif de la capacité éolienne et solaire sur tous les marchés, le stockage de l’énergie jouera un rôle crucial dans la transformation de l’énergie. » détaille Yayoi Sekine, analyste du stockage d’énergie au BNEF et du rapport.

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D’ici 2030, 103 milliards de dollars devraient être investis dans ce secteur. Huit pays domineront le marché, avec 70% de la capacité mondiale installée : la Chine, le Japon, l’Inde, l’Allemagne, le Royaume-Uni, l’Australie et la Corée du Sud – et surtout les Etats-Unis, qui a eux seuls couvriront un quart du marché mondial.

Une baisse sensible du coût des batteries

Parallèlement – mais les deux phénomènes sont évidemment liés –, le coût des batteries devrait considérablement baisser. Une seconde étude, publiée le 2 novembre par Lazard, démontre que le coûts du stockage de l’électricité par batterie devrait baisser de 19 à 36% dans les cinq ans à venir.

A cela, plusieurs raisons : les technologies utilisées sont de plus en plus normalisées et développées, ce qui permet de faire baisser les prix des produits finis. Les entreprises investissent massivement dans la recherche, vu l’attractivité du secteur, ce qui offre des batteries plus performantes à meilleur coût. De même, l’explosion du marché assure aux industriels de substantielles économies d’échelle, qui ne feront que se renforcer dans les années à venir. Et enfin, la concurrence entre les différentes entreprises et types de stockage par batterie tend à tirer les prix vers le bas.

Les batteries Lithium-Ion, solide leader du marché

L’étude de Lazard confirme également la place centrale des batteries Lithium-Ion, qui devraient continuer de dominer le marché, et voir leur coût baisser considérablement, de 36% d’ici 5 ans, avec une croissance annuelle (en anglais « Compound Annual Growth Rate » ou CAGR) de 10%. Leur rapport coût / performance actuellement incomparable les maintiendra en position de leader, que renforcera le déploiement programmé des véhicules électriques à grande échelle – ce qui leur feront tout particulièrement bénéficier des économies d’échelle.

Elle confirme également la perte d’influence des batteries au plomb (lead en anglais), qui verront leur coût baisser de seulement 8% (pour les batteries classiques) et de 6% (pour les batteries au plomb « avancées »), et la croissance annuelle se limiter à 2%. Leur coût réduit et la forte demande de stockage leur permettent de maintenir leur croissance et de conserver un avenir, notamment pour les batteries au plomb avancées.

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L’étude pointe également la place grandissante que devraient avoir les batteries à flux : une croissance annuelle de 5% est attendue pour les batteries au Vanadium, avec une baisse des coûts de 19%, et une croissance de 8% et une baisse des coûts de 28% pour les batteries Zinc-Brome. Leur force est clairement leur capacité à atteindre des volumes de stockage très élevés, pour un coût qui concurrence rapidement les batteries Lithium-Ion.

L’émergence des batteries à flux pour le stockage de grande capacité

Car si Tesla peut avec raison s’enorgueillir d’avoir construit la plus grosse batteries Lithium-Ion du monde (100 MW), en Australie-Méridionale, l’avenir des grandes capacités de stockage semble du côté des batteries à flux, les batteries Lithium-Ion restant dominantes sur le marché des petites et moyennes capacités de stockage.

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L’étude de Lazard le confirme, en étudiant le prix du MWh stocké grâce aux divers types de batteries disponibles. Sur la partie aval du réseau électrique, pour les entreprises et maisons particulières (donc pour de faible capacité de stockage), les batteries Lithium-Ion dominent largement leurs concurrentes au plomb : entre 891 et 985 $/MWh pour les premières contre entre 950 et 1 154 $/MWh pour les secondes (commercial), et entre 1 028 et 1 274 $/MWh contre entre 1 138 et 1 239 $/MWh (résidentiel). Un écart qui ne devrait que s’accentuer dans les années à venir.

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Lithium-Ion en aval du réseau, batteries à flux en amont

En revanche, pour le stockage en amont du réseau électrique, sur des fortes capacités, les batteries à flux concurrencent déjà les batteries Lithium-Ion. Pour le stockage destiné à réduire les pics de consommation, le coût d’une batterie Lithium-Ion est compris entre 282 et 347 $/MWh ; celui d’une batterie à flux au valadium est compris entre 209 et 413 $/MWh, celle d’une batterie à flux Zinc-Brome entre 286 et 315 $/MWh.

Pour une utilisation de stockage sur le réseau de distribution, les batteries Lithium-Ion oscillent entre 272 et 338 $/MWh, les batteries au valadium entre 184 et 338 $/MWh. Preuve que dès aujourd’hui, la technologie de la batterie à flux est déjà plus rentable pour ce type d’usage, un écart qui devrait se maintenir dans les années à venir.

Cette baisse globale des coûts est une excellente nouvelle, elle participe à la dynamique qui améliorer sans cesse la rentabilité des installations éoliennes et photovoltaïque face aux productions d’électricité conventionnelles : « les coûts du cycle de vie complet (construction et fonctionnement) de projets renouvelables sont aujourd’hui inférieurs aux seuls coûts de fonctionnement de technologies conventionnelles comme le charbon ou le nucléaire » notent ainsi les auteurs du rapport de Lazard.

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