0,3 %. C’est la part du stockage dans la capacité totale de production électrique mondiale. Autant dire que l’équilibre du réseau se joue encore, chaque jour, sur un fil.
Des dispositifs pour absorber les écarts entre production et consommation s’inventent, s’améliorent et s’installent. Certaines solutions s’adressent avant tout aux industriels, d’autres commencent à s’intégrer dans nos foyers. Les arbitrages techniques d’aujourd’hui pèseront longtemps sur la stabilité et la résilience du système électrique de demain.
Pourquoi le stockage d’énergie est au cœur de la transition énergétique
Le stockage d’énergie pèse désormais dans la balance de la transition énergétique. L’essor rapide du solaire et de l’éolien a bousculé les règles de la production d’électricité : ces énergies renouvelables fluctuent, délivrant parfois un pic d’électricité quand la demande s’effondre, ou l’inverse. Leur intermittence, capricieuse, complique l’équation pour les réseaux, qui ont besoin de solutions sur lesquelles compter afin d’ajuster en temps réel l’offre à la consommation.
Le cap affiché par la France ne laisse aucune place à la demi-mesure : viser la neutralité carbone pour 2050. La stratégie nationale bas-carbone (SNBC) et la programmation pluriannuelle de l’énergie (PPE) déterminent ce défi : baisser de 85 % l’utilisation des énergies fossiles, doubler la part des énergies renouvelables par rapport à 2005. Pour tenir la trajectoire, il faut pouvoir stocker l’énergie lorsque le soleil rayonne ou que le vent s’emballe, pour mieux la restituer lors des pics d’activité énergétique.
Le mix énergétique français mêle deux piliers robustes : renouvelables et nucléaire. Pour autant, sans stockage, l’arrivée massive d’électricité dite verte complique la gestion du réseau, voire force à rallumer les centrales fossiles aux heures creuses de production solaire ou éolienne. S’appuyer sur le stockage, c’est aussi encourager l’efficience et la modération, principes cardinaux de la stratégie énergétique française.
Pour poser les bases concrètement, voici ce qu’apporte le stockage d’énergie :
- Stockage de l’énergie : permet au réseau d’absorber naturellement les variations de production et de consommation.
- Intégration du renouvelable : dépend directement de la capacité à stocker puis restituer l’électricité en fonction des usages réels.
- Réduction des émissions de CO2 : diminue le recours aux centrales alimentées par des combustibles fossiles lors des pointes.
Panorama des principales technologies de stockage : atouts et limites
Le système de transfert d’énergie par pompage (STEP) tient une place à part. Ancienne mais redoutablement efficace, cette technologie exploite la gravité : l’eau est propulsée vers un bassin en hauteur lors des creux, puis relâchée pour générer de l’électricité en période de forte demande. Aujourd’hui, plus de 90 % du stockage électrique global repose sur ce principe. Si le rendement impressionne, la méthode dépend d’une géographie adaptée, et de ressources en eau suffisantes.
Les batteries lithium-ion règnent actuellement sur la famille du stockage électrochimique, encouragées par la montée de la mobilité électrique ainsi que les besoins grandissants de flexibilité côté réseau électrique. Leur principal atout ? Une densité énergétique élevée, une rapidité d’activation, une installation plutôt aisée. Leur revers : leur durée de vie reste courte face aux STEP, et leur coût varie entre 0,16 et 0,50 €/kWh. De nouvelles pistes, comme les batteries sodium-ion ou à flux redox, commencent à sortir du lot pour le stockage stationnaire à grande échelle, cherchant robustesse et durabilité.
Le stockage thermique se destine surtout au chauffage et à la climatisation. Les matériaux à changement de phase possèdent la faculté d’absorber ou de relâcher bien plus d’énergie thermique que les méthodes classiques, de 5 à 10 fois plus. Pourtant, leur usage direct sur le réseau électrique n’est pas évident à mettre en place.
L’hydrogène vert, issu d’une électrolyse alimentée par des énergies renouvelables, suscite une réelle attente. Cette filière offre la possibilité de stocker sur la durée puis de restituer, sous forme d’électricité ou de chaleur, cette énergie longue conservation. Reste que les rendements doivent s’améliorer et que la généralisation à grande échelle reste un chantier de taille.
Pour avoir une vue claire des avantages et des faiblesses de chaque solution, on peut résumer :
- STEP : stockage volumineux, rendement solide, mais contraintes de relief et d’eau.
- Batteries lithium-ion : maniabilité et rapidité, mais coût conséquent et espérance de vie à prolonger.
- Stockage thermique : pertinent pour l’énergie calorifique, adapté à des usages spécifiques, peu efficace pour l’électricité.
- Hydrogène vert : stockage saisonnier possible, filière qui doit encore franchir certains obstacles pour s’imposer.
Comment choisir la solution la plus adaptée à vos besoins ?
Pour identifier le système de stockage pertinent, plusieurs critères entrent en jeu : quantité d’énergie à stocker, durée envisagée, fréquence d’utilisation et budget disponible. Sur un site isolé, les batteries lithium-ion peuvent être le choix évident : alimentation fiable, instantanée, malgré un prix au kWh supérieur à celui des systèmes de grande capacité. Leur compacité et leur rendement expliquent leur succès.
Dès qu’il faut stocker à grande échelle, le STEP ou les batteries à flux redox prennent la tête. Ce premier système trouve naturellement sa place là où la géographie le permet : il permet d’absorber les pointes, de lisser les creux et d’apporter de la stabilité au réseau électrique. Les batteries à flux redox s’illustrent par leur longévité et leur aptitude à restituer de l’énergie sur de longues plages, plusieurs heures voire jours si nécessaire.
Face à des besoins ponctuels, secours industriel, gestion instantanée de pics, les supercondensateurs et volants d’inertie complètent l’offre. Eux se distinguent par une restitution fulgurante d’énergie, mais sur des laps de temps très brefs.
Pour visualiser concrètement les différences, voici un tableau récapitulatif :
| Technologie | Capacité | Coût (€/kWh) | Usage type |
|---|---|---|---|
| STEP | Grande | 0,11 | Réseaux électriques |
| Batteries lithium-ion | Moyenne | 0,16–0,50 | Stockage stationnaire, mobilité |
| Batteries à flux redox | Grande | variable | Stockage longue durée |
Autre paramètre de taille : la durée de vie. Les batteries lithium-ion encaissent un nombre défini de cycles avant de décliner, alors que les STEP ou les batteries à flux redox tiennent sans faillir sur de longues périodes. Choisir un stockage adapté à l’intensité et la régularité de mise en service garantit la rentabilité de l’investissement à long terme.
Vers un avenir durable : quels défis et perspectives pour le stockage d’énergie ?
La recherche fondamentale avance sur tous les fronts pour lever les verrous des technologies de stockage d’énergie. En France, l’Alliance nationale de coordination de la recherche pour l’énergie (Ancre) fédère laboratoires, agences et universités pour anticiper la demande, stimuler l’innovation et structurer la filière, enjeu clé de la transition énergétique.
La demande mondiale de systèmes de stockage explose. Chaque année, des volumes toujours plus grands sont installés afin de soutenir l’essor des énergies renouvelables. Face au caractère imprévisible du solaire et de l’éolien, la solidité du réseau passera autant par des percées techniques que par une industrialisation généralisée.
Les grands axes à suivre sont clairs :
- Renforcer la densité énergétique et la durée de vie des installations,
- Diminuer l’empreinte environnementale et la dépendance aux matières premières stratégiques,
- Permettre à tous, des grands groupes jusqu’aux petits acteurs locaux, d’accéder à des solutions de stockage sur mesure.
La France, forte d’un secteur public de recherche dynamique et d’orientations industrielles assumées, avance ses pions sur la scène européenne et internationale. On cite volontiers ici le CEA et plusieurs consortiums fédérés autour de grands projets nationaux. Les toutes prochaines années détermineront quelles filières survivront, façonneront de nouvelles chaînes logistiques et intègreront des matériaux inédits pour épauler la lutte contre le dérèglement climatique. La partie se joue maintenant : le réseau électrique du futur s’écrira au rythme des innovations apportées au stockage.
