Les techniques de stockage de l'électricité

L'intérêt du stockage

Un réseau électrique maintient à chaque instant l'égalité entre la production et la consommation, faute de quoi sa fréquence dérive et les protections déclenchent. Les moyens pilotables assuraient cet équilibre en suivant la demande. L'éolien et le photovoltaïque produisent selon le vent et l'ensoleillement, c'est-à-dire indépendamment des besoins, ce qui déplace le problème : il faut désormais ajuster la demande, échanger avec les pays voisins, ou conserver l'électricité excédentaire pour la restituer plus tard. Les techniques disponibles se distinguent par la durée pendant laquelle elles peuvent restituer leur puissance, de quelques secondes à plusieurs mois.

Les stations de transfert d'énergie par pompage

Les STEP représentent la quasi-totalité de la capacité de stockage installée dans le monde. Le principe tient en deux retenues d'eau situées à des altitudes différentes : l'électricité excédentaire sert à pomper l'eau vers le bassin haut, et la turbiner redonne du courant au moment voulu. Le rendement du cycle complet dépasse celui de toutes les autres techniques de stockage massif, et la durée de vie d'un tel ouvrage se compte en décennies. La limite n'est pas technique : elle tient au nombre de sites disposant à la fois du dénivelé, de l'eau et des autorisations environnementales nécessaires.

Les batteries lithium-ion

Les parcs de batteries raccordés au réseau se sont multipliés avec la baisse du coût des cellules, elle-même tirée par la production automobile. Leur fonction principale n'est pas le stockage de longue durée mais la réponse rapide : ils fournissent ou absorbent de la puissance en quelques dizaines de millisecondes, ce qui stabilise la fréquence et remplace une partie de l'inertie des machines tournantes. Leur autonomie usuelle, deux à quatre heures à pleine puissance, suffit à déplacer la production solaire de la mi-journée vers la soirée, pas à couvrir une semaine sans vent. Les technologies au lithium fer phosphate ont pris une place importante dans les installations fixes, où la masse importe peu et où la longévité du cycle prime.

Les autres voies

Le stockage par air comprimé enfouit l'air sous pression dans des cavités souterraines et le détend dans une turbine, avec une difficulté constante, la chaleur dégagée à la compression qu'il faut conserver pour ne pas la perdre. Les batteries à circulation séparent la puissance, fixée par la taille de la pile, et l'énergie, fixée par le volume des réservoirs d'électrolyte, ce qui convient aux durées longues. Le stockage thermique conserve de la chaleur dans des sels fondus, des roches ou de l'eau, et sert surtout les réseaux de chaleur et les centrales solaires à concentration. Les volants d'inertie, enfin, ne tiennent que quelques minutes et visent la qualité de l'onde plutôt que le report d'énergie.

Le stockage derrière le compteur

Une batterie domestique associée à une installation photovoltaïque augmente la part d'électricité autoconsommée, en reportant le surplus de la journée vers la soirée. Son intérêt économique dépend de l'écart entre le prix de l'électricité achetée et le tarif de rachat du surplus, un écart qui varie selon les contrats et les pays. Deux points techniques méritent examen avant tout achat : la profondeur de décharge admissible, qui détermine la capacité réellement utilisable, et le nombre de cycles garanti par le fabricant, qui fixe la durée de vie dans les conditions d'usage prévues.

Le pilotage de la demande

Décaler une consommation coûte moins cher que stocker l'énergie nécessaire pour la maintenir à l'heure prévue. Les ballons d'eau chaude, la recharge des véhicules électriques, le froid industriel et certains procédés sont déplaçables de plusieurs heures sans conséquence pour l'utilisateur. Les dispositifs d'effacement rémunèrent déjà ce service sur les marchés de capacité. Cette flexibilité ne remplace pas le stockage pour les périodes longues, mais elle en réduit le volume à installer, et c'est à ce titre qu'elle figure dans les scénarios de réseau.