Le stockage de l’électricité est aujourd’hui la brique manquante à la mise en place de smart grids et à la généralisation des énergies renouvelables intermittentes. S’il ne peut suffire seul en raison de sa faible capacité comparé à d’autres solutions, le stockage sur batterie est une pièce centrale du puzzle des réseaux électriques de demain, par sa polyvalence, sa disponibilité quasi-immédiate, son application à différentes échelles. Une étude fait le point sur cette technique de stockage. Plongée dans un monde qui va sans doute changer le notre.

Fin avril 2017, Yélé Consulting, un cabinet spécialisé dans les smart grids, la transition énergétique et les technologies numériques, publiait une étude très complète sur le stockage de l’électricité par batterie. L’occasion de faire le point sur ces technologies, capitales pour l’avenir des réseaux intelligents.

Le stockage par batterie répond aux grands enjeux de la transition énergétique

En effet la transition énergétique s’appuie sur trois piliers : d’abord la réduction de la consommation d’énergie et l’augmentation de l’efficacité énergétique ; ensuite la mise en œuvre d’un mix énergétique moins carboné, faisant la part belle aux énergies renouvelables ; enfin la sûreté de l’approvisionnement en diversifiant les sources d’énergie.

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Le stockage de l’électricité répond à ces trois questions. D’abord parce qu’en stockant de l’énergie produite mais qui n’est pas consommé immédiatement, l’efficacité énergétique augmente, en réduisant les pertes.

Ensuite parce que de nombreuses énergies renouvelables, notamment celles au plus forts potentiel de développement à court terme, le solaire et l’éolien, se caractérisent par leur intermittences : une éolienne ne produit aucune électricité quand le vent tombe, et une cellule photovoltaïque pas davantage quand il fait nuit ; le stockage de l’électricité est une réponse à cette intermittence, il permet d’utiliser l’électricité produite par une éolienne ou un panneau solaire quand il n’y a aucun vent ou qu’il fait nuit.

Et enfin parce que la sûreté de l’approvisionnement augmente quand un réseau dispose de réserve d’électricité stockées qu’il peut injecter en cas de pic de consommation auquel ne peuvent répondre les sources d’énergie disponibles.

Les batteries offrent un stockage « en puissance », une électricité disponible immédiatement

Le système de stockage le plus utilisé dans le monde est lié à l’hydroélectricité, par les stations de de transfert d’énergie par stockage, ou STEP, qui représente 95% des capacités de stockage dans le monde ; ce principe fait partie des systèmes de stockage dit « en énergie », qui permette un stockage long de grandes capacités électriques, mais qui mettent un certain temps à être disponible sur le réseau.

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Le stockage par batterie s’utilise, à l’inverse, « en puissance », il permet de stocker moins longtemps des quantités d’électricité qui restent relativement limitées, mais qui sont disponibles immédiatement. Il est donc parfaitement adapté au stockage court terme, appliqué essentiellement au réseau de distribution. Il permet aussi une décentralisation, en stockant l’électricité à proximité de son lieu de consommation (surtout quand il est le même que le lieu de production, comme des installations solaires sur le toit de bâtiments).

Les trois technologies de batteries principales

L’étude de Yélé note que que le stockage par batterie « est une filière aujourd’hui peu mature, mais qui connaît un véritable essor depuis plusieurs années ». Elle s’appuie essentiellement sur trois technologies.

La première, ce sont les batteries à électrode solide, comme les fameuses batteries Lithium-Ion utilisées par les véhicules électriques, les batteries domestiques associées à une installation photovoltaïque, comme le MyReserve de Solarwatt, le Storelio de Terreal ou le Powerwall de Tesla3. Leur faible puissance, leur temps de décharge réduit et taille modeste les rendent particulièrement adaptées à une utilisation à l’échelle d’une maison individuelle ou d’un bâtiment, même si elles sont également utilisées dans des fermes de batteries pour soutenir un réseau électrique de manière plus globale.

Les deux autres technologies, les batteries à circulation et les piles à combustibles, permettent une capacité de stockage plus élevées et sont adaptées aux grands sites industriels ou à des quartiers ou villages.

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Réduire la facture énergétique

Le stockage par batterie rend de nombreux services aux différents acteurs d’un réseau électriques, qu’il soit producteur d’électricité, gestionnaire de réseau, industriel ou particulier. L’étude de Yélé les résume en trois grandes finalités.

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Premièrement, le stockage par batterie permet de réduire la facture énergétique. La raison principale est qu’il permet de réduire les pics de consommation, en utilisant dans ce cas l’énergie des batteries. A l’échelle d’un quartier, cela permet d’éviter d’avoir à mobiliser des moyens de production thermique très polluants ou onéreux.

A l’échelle d’un particulier, d’un industriel ou d’un client tertiaire, cela permet de limiter la puissance souscrite au réseau, particulièrement dans une période de pointe, et donc de réduire le coût de l’abonnement.

Sécuriser l’approvisionnement

Deuxièmement le stockage par batterie permet de sécuriser l’approvisionnement électrique. Il offre en effet une solution d’alimentation de secours pour les sites dits « électro-sensibles », qui ne peuvent se permettre de coupure de courant (hôpitaux, gares, aéroports) et qui utilisaient avant des groupes électrogènes ou des actions sur le réseau, dont le coût environnemental et économique est particulièrement élevé. Les batteries peuvent également être utiles en cas d’incident sur le réseau pour maintenir la régulation de fréquence à 50 Hz.

Cette continuité dans l’alimentation est particulièrement utile pour les réseaux isolés, en zones insulaires ou en zones rurale isolées, où le générateur diesel est pour l’heure l’unique alternative.

Valoriser la production d’énergies renouvelables

Troisièmement le stockage par batterie permet de valoriser les actifs de production, notamment pour les énergies renouvelables intermittentes. Les producteurs d’énergie solaire ou éolienne peuvent ainsi répondre aux fluctuations de leur production d’électricité en stockant le surplus et en le réutilisant (ou en le réinjectant dans le réseau) durant les pics de consommation.

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Cela permet de valoriser l’autoconsommation d’un particulier par exemple, ou d’optimiser la revente d’électricité : en effet il peut arriver, en cas de surproduction d’énergies renouvelables intermittentes, que les prix de l’électricité deviennent négatifs (en Allemagne notamment) ; le stockage permet d’éviter ce genre de désagrément et augmente, de facto, l’efficacité économique des énergies renouvelables.

Ces avantages multiples et concrets correspondent parfaitement aux défis énergétiques de nos sociétés, ce qui explique que le stockage par batterie soit en plein essor, au niveau mondial, mais aussi en France. Rendez-vous pour un second volet qui se centrera sur l’application de ces technologies dans notre pays.

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