Le modèle économique du stockage d’énergie
Le stockage d’électricité est une technologie qui permet de conserver de manière provisoire de l’énergie électrique pour l’utiliser ultérieurement. Ce procédé n’a pas été rémunérateur pendant longtemps car chaque phase de transformation pour le stockage et le déstockage entraînait des frais importants. Mais depuis quelques années, les progrès techniques et des débouchés industriels ont permis d’envisager cette activité avec une rentabilité nouvelle.
Qu’est-ce que le stockage d’électricité ?
Le stockage d’électricité est devenu un vrai défi pour la réussite de la transition énergétique au niveau national mais aussi au niveau mondial. Il est en effet indispensable pour l’intégration des énergies renouvelables intermittentes, essentiellement l’éolien et le solaire dans les systèmes électriques. Les applications concernant le stockage d’électricité sont aussi nombreuses qu’indispensables dans les années à venir. Les technologies sont, elles aussi, très variées.
Le stockage stationnaire d’électricité est surtout utilisé par les stations de transfert d’énergie par pompage (STEP), c’est-à-dire un type particulier d’installations hydroélectriques. Ces installations permettent d’absorber l’électricité excédentaire sur le réseau. Elles consomment l’énergie fatale qui serait donc inutilisée et perdue.
Mais les STEP sont des aménagements très importants avec des investissements très coûteux. Les sites ne sont pas non plus très nombreux en France.
Il existe actuellement 6 principales STEP en activité offrant une capacité d’appoint significative au réseau électrique national (par ordre de puissance de turbine) :
- Grand’Maison en Isère, d’une puissance en turbine de 1 790 MW ;
- Montézic dans l’Aveyron (910 MW) ;
- Super-Bissorte en Savoie (730 MW) ;
- Revin dans les Ardennes (720 MW) ;
- Le Cheylas en Isère (460 MW)
- La Coche en Savoie (330 MW).
Il n’y en a qu’une soixantaine dans le monde dont les plus importants sont situées en Chine, au Japon et aux États-Unis.
Le stockage d’électricité par batteries
Cette solution devient de plus en plus intéressante, notamment en raison de la baisse tendancielle de leurs coûts (-19% par an au MWh stocké sur les cinq dernières années), et cela même si la France connaît un prix de détail de l’électricité relativement faible grâce au nucléaire et à l’hydraulique.
Le stockage stationnaire par batteries peut contribuer à l’équilibre offre-demande du système électrique français, aussi bien en quantité qu’en qualité. Cela peut être aussi une solution pour les zones non interconnectées.
Mais c’est bien en matière de politique industrielle que l’enjeu est considérable non seulement pour les systèmes de stockage stationnaire. Mais aussi bien sûr pour l’évolution de la mobilité, avec les voitures électriques.
Les différentes technologies de batteries
Les politiques environnementale et énergétique plaident pour le développement des énergies renouvelables et leur stockage mais cela ne peut être pour l’instant la seule solution pour fournir en électricité un pays comme la France.
En revanche, des niches existent.
On peut compter une grande variété de batteries, avec des performances, des usages et des capacités différents.
Parmi les plus prometteuses :
– Les batteries Li-ion sont très utilisées pour des applications nomades et dans de nombreuses formes. Mais des développements en cours avec une modification notable de la teneur en cobalt, qui est un produit coûteux ;
– Les batteries acides avancées : cette technologie est déjà utilisée pour le stockage d’électricité du réseau électrique général ;
– Les batteries à flux circulants [Redox flow] : c’est le même principe que les piles à combustibles. Elles nécessitent peu de maintenance et ont une durée de vie importante ;
– Les batteries sodium-soufre : les électrodes liquides sont constituées de sodium fondu pour le pôle négatif et de soufre pour le positif. Cette technique est adaptée pour les applications à grande échelle, pour les industries électro intensives. Elles ont une grande efficacité et une forte densité énergétique. En revanche, elles demandent un espace important et leur encombrement est peu compatible avec des applications mobiles. Il ne faut pas négliger non plus les risques d’incendies.
La nouvelle technologie de batterie qui émerge
Ces batteries existent depuis longtemps, pour la plupart. Mais des nouvelles formes de batteries sont en cours de développement, comme les batteries « tout solide » [solid-state].
Elle est considérée comme une batterie pouvant remplacer les accumulateurs lithium-ion. Avec une densité énergétique supérieure, elle bénéficie d’une plage de température plus large pour son utilisation : de -20° à +100°. Le risque d’embrasement est moins important et elle ne nécessite pas de cobalt, qui reste un métal cher, pour son fonctionnement. Les recherches sur ce type de batterie sont menées particulièrement par les grands groupes automobiles pour améliorer les performances d’autonomie de leurs voitures.
Les autres formes de stockage qui sont en cours de développement sont les technologies « Power to X ».
L’industrie s’intéresse de plus en plus au stockage d’électricité
Le nouvel engouement pour le stockage stationnaire d’électricité, particulièrement sous forme de batterie, n’est pas cantonné à la France. C’est au niveau mondial que les recherches sur cette technologie se développent. Entre 2012 et 2017, le montant des investissements mondiaux dans ce domaine a été multiplié par 6, selon l’Agence internationale de l’énergie (AIE) ! C’est dire l’intérêt que suscite l’amélioration du stockage de l’électricité pour les nouvelles applications nomades qui se développent tous les jours, mais aussi pour la décarbonisation des systèmes énergétiques. La France n’a pas donné de chiffres concernant l’investissement dans cette filière mais l’Allemagne a annoncé plus d’un milliard d’euros pour financer des projets d’ici 2022.
La France doit rester dans la course en faisant le bon choix technologique. Une mission du Ministère de l’Économie recommande de ne pas miser sur les technologies actuelles qui ne seront certainement plus celles de demain.
Avec toujours en arrière-plan, les difficultés d’approvisionnement en cobalt, lithium ou encore le nickel. À côté des conséquences très graves pour l’environnement, seuls deux pays sont les fournisseurs, en quasi-monopole : la Chine et la République Démocratique du Congo. C’est ainsi que les cours de ces minerais sont très volatiles, comme le cobalt qui a vu son prix multiplié par 3 entre 2017 et 2018.
À cela s’ajoute le coût écologique de la fabrication des cellules qui n’est pas non plus anodin.
Le coût du stockage par batterie est en baisse depuis près de 10 ans. De manière spectaculaire, comme on peut le voir sur ce graphique.
Si tout le monde s’accorde pour penser que l’avenir de l’énergie passer par le stockage d’électricité, sa valeur est encore difficile à évaluer. Mais effectuer du réglage de fréquence et utiliser le stockage à court terme semble une bonne alternative.