L’électrification des usages accélère. Elle exerce une pression croissante sur les réseaux électriques. Sûr, fiable, flexible et résilient sont les maîtres mots du système énergétique de demain. Diversifiées et intermittentes, les énergies renouvelables posent un nouveau défi : maintenir l’équilibre entre une production imprévisible et une consommation fluctuante. Le stockage de l’électricité est la clé. Il ajuste en temps réel l’offre et la demande, garantit l’approvisionnement et soutient la transition énergétique.
Quels sont les enjeux du stockage de l’électricité ? Quelles sont les principales technologies de stockage ? Où en est la France aujourd’hui ? Comment l’intelligence artificielle révolutionne-t-elle le stockage ? Sirenergies vous invite à plonger au cœur du stockage.
Pourquoi stocker l’électricité ?
Stocker l’énergie consiste à conserver une partie de l’électricité produite pour l’utiliser plus tard. Le stockage garantit l’équilibre entre l’offre et la demande, réduit les pertes d’électricité et optimise les coûts.
Favoriser l’intégration des énergies renouvelables
Le stockage de l’énergie résout la principale limite des énergies renouvelables : leur intermittence.
Non pilotable, la production photovoltaïque et éolienne varie en fonction des conditions météorologiques. Cette intermittence se traduit par une décorrélation entre la production et la consommation. Par exemple, le soir en hiver, lorsque la consommation domestique est au plus haut, les centrales photovoltaïques ne produisent plus.
Le stockage capte l’excédent de production pour le réinjecter dans le réseau au bon moment. Il apporte de la flexibilité aux énergies renouvelables, facilite leur intégration dans le système énergétique et soutient la transition vers une électricité décarbonée.
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Équilibrer l’offre et la demande en électricité
Le stockage garantit la disponibilité de l’électricité, quelle que soit la production à un instant T. En permettant d’ajuster en temps réel l’offre et la demande, il assure l’équilibre du système énergétique et le maintien de prix accessibles.
Le stockage limite également les pertes en cas de surproduction. Il est la clé d’un approvisionnement énergétique flexible, résilient et sécurisé.
Les solutions de stockage de l’électricité
En raison de sa trop faible densité énergétique, l’électricité ne peut pas se stocker à grande échelle sous sa propre forme. Pour être stockée, elle doit être convertie sous une autre forme d’énergie.
Le stockage électrochimique
La batterie électrochimique est la solution de stockage la plus répandue. Les batteries stationnaires stockent l’excédent de production des énergies renouvelables dans un objectif d’autoconsommation.
Alliées de notre quotidien, les batteries embarquées rechargent voitures électriques, smartphones et ordinateurs portables.
Avec sa densité énergétique élevée, son faible poids, sa longévité et son temps de recharge très court, la batterie lithium-ion domine le marché. Mais d’autres types de batteries électrochimiques existent, comme les batteries soufre-sodium, plomb-acide, nickel-cadmium, etc.
Performante et rapide, la batterie électrochimique s’impose comme un élément clé des systèmes énergétiques décentralisés.
Le stockage sous forme d’énergie cinétique
Le volant d’inertie stocke l’électricité sous forme d’énergie cinétique. L’électricité fait tourner à grande vitesse un lourd volant dans un cylindre robuste. L’énergie créée par le mouvement est reconvertie en électricité par un moteur.
Ce système de stockage convient à des puissances jusqu'à 500 kW. Cette solution ne manque pas d’atouts entre prix compétitif, longue durée de vie, entretien minimal, rendement élevé, grande durabilité et recharge très rapide.
Néanmoins, cette technologie ne stocke l’électricité que sur une courte durée. Elle est donc adaptée à des besoins ponctuels et immédiats.
Le stockage sous forme de gaz
La conversion de l’électricité en gaz est une solution de stockage prometteuse, objet de nombreuses expérimentations.
Le stockage de l’électricité sous forme d’hydrogène séduit particulièrement le secteur de l’énergie. Par électrolyse, l’électricité est transformée en hydrogène à partir de l’eau. L’hydrogène est ensuite consommé directement par l’industrie ou les transports lourds (Power-to-Gas). Il peut aussi être retransformé en électricité via une pile à combustible (Power-to-Power).
Ce système offre des capacités de stockage très élevées, à moyen et long terme.
Le stockage sous forme d’air comprimé
Stocker l’électricité sous forme d’air est un des plus anciens systèmes de stockage.
Cette méthode utilise des compresseurs alimentés par de l'électricité. L'air comprimé est stocké dans des cavités souterraines à une pression de 70 à 100 bars. Lors des pics de consommation, l’air stocké est libéré. Sa pression actionne des turbines qui produisent de l’électricité.
Les CAES (Compressed Air Energie Storage) stockent de grandes quantités d’électricité sur plusieurs semaines. Leur consommation énergétique élevée limite toutefois leur usage.
Le stockage mécanique
L’hydroélectricité est le système de stockage mécanique le plus performant. Il repose sur d’imposantes centrales hydroélectriques et une multitude de STEP (Stations de Transformation d’Énergie par Pompage).
Les STEP représentent 99 % des capacités mondiales de stockage d’électricité. Elles utilisent l'énergie mécanique de l'eau. Deux bassins, disposés à des hauteurs différentes, fonctionnent en tandem. Quand la demande électrique est faible, le moteur pompe l'eau du bassin inférieur vers le bassin supérieur.
Lors des pics de consommation, l'eau stockée est relâchée vers le bassin inférieur. Elle actionne alors des turbines qui produisent une électricité propre.
Peu coûteuses et efficaces, les STEP offrent un rendement intéressant pour un stockage de moyenne durée.
Où en est la France dans le stockage de l’électricité ?
L’hydroélectricité domine le stockage de l’électricité en France. Mais ses capacités ne suffiront pas à combler les besoins croissants liés au développement des énergies renouvelables. Dans son scénario 2050, le gestionnaire du réseau de transport RTE anticipe une production photovoltaïque et éolienne de 180 à 345 GW (contre 32 GW en 2021). Cette évolution exige le développement de nouveaux moyens de flexibilité.
L’hydroélectricité, pilier du stockage de l’électricité en France
La France peut compter sur ses ressources naturelles en eau pour réguler sa production électrique. Le parc français compte plus de 2 500 installations, dont plus de 90 % sont des centrales au fil de l’eau.
Technologie mature, les STEP affichent en 2023 une puissance de 5 GWh pour une capacité totale de stockage annuel de 200 GWh par an selon RTE.
Des technologies de stockage innovantes s’inspirent du fonctionnement des STEP.
La batterie à gravité reproduit l’énergie mécanique de l’eau. L’électricité excédentaire est utilisée pour soulever de lourds blocs. Lors des pics de consommation, ces blocs sont relâchés. Leur chute active un alternateur qui génère de l’électricité.
Les batteries, le pari de la France
La France mise sur les batteries électrochimiques pour répondre à ses besoins croissants en stockage d’électricité. Malgré un retard sur ses voisins européens, l’Hexagone accélère sa trajectoire.
En juillet 2024, le parc de batteries stationnaires atteignait 917 MW, soit la puissance d’un réacteur nucléaire. La Commission de Régulation de l’Énergie (CRE) prévoit un doublement de cette capacité en 2025, avec 1 200 MW raccordés.
La plus grande installation de stockage d’électricité se situe à Saucats en Gironde, avec une capacité de 105 MWh. Elle devrait être surpassée en 2025 par un nouveau parc de batteries à Nantes affichant une capacité de stockage de 200 MWh.
La France vise également le leadership européen sur les batteries électriques embarquées. Le plan France 2030 fixe un objectif ambitieux : atteindre une capacité de production de batteries de 120 GWh en 2030.
La CRE annonce plutôt en juillet 2024 une capacité de 917 MW. Chiffre qui prend probablement en compte d’autres capacités de stockage non raccordées au réseau ou raccordées à d’autres réseaux qu’Enedis.
Le Power-to-Gas, l’avenir du stockage longue durée en France ?
L’hydrogène est « le candidat le plus sérieux pour répondre aux besoins longue durée » déclare RTE. État pionnier en la matière, la France a fait le choix de l’hydrogène obtenu par électrolyse de l’eau à partir d’électricité bas carbone ou renouvelable.
L’objectif : installer 6,5 GW d’électrolyse d’ici 2030 pour renforcer les capacités de stockage et réduire les émissions de gaz à effet de serre.
Porté par NaTran (anciennement GRTgaz), le projet Jupiter 1000 est le premier démonstrateur industriel français de Power-to-Gas. Ce projet stocke l’électricité renouvelable excédentaire sous forme de gaz. Mis en service en 2020, Jupiter 1000 teste à l’échelle industrielle l’électrolyse et la méthanation pour produire un gaz neutre en carbone et injectable dans le réseau gaz.
Optimiser le stockage de l’électricité avec l’IA
Les experts fondent de grands espoirs dans l’intelligence artificielle pour optimiser le stockage de l’énergie. L’IA offre la promesse d’un système énergétique plus fiable, flexible et durable.
Mieux gérer le stockage avec l’IA
L'intelligence artificielle transforme la gestion du stockage d'électricité. Grâce à l’analyse en temps réel d’une multitude de données (production, consommation, prévisions météorologiques…) et à des algorithmes avancés, l’IA anticipe les surproductions et les pics de consommation.
Ces prévisions permettent d’ajuster finement et instantanément l’offre et la demande d’électricité. Elles optimisent le recours aux différentes ressources énergétiques et aux capacités de stockage.
Optimiser la maintenance des systèmes de stockage
L’intelligence artificielle améliore la maintenance des systèmes de stockage. À l’aide de capteurs et d’objets connectés, l’IA anticipe et détecte les anomalies. Cette maintenance prédictive en temps réel et continue limite les dysfonctionnements et les coûts de maintenance corrective.
L’IA prolonge aussi la vie des batteries stationnaires. Elle optimise les cycles de charge et décharge pour garantir des performances maximales.
Vers des réseaux plus flexibles grâce à l’IA
L’intelligence artificielle renforce l’intégration des énergies renouvelables dans le réseau électrique. Elle garantit une énergie stable et durable, par l’adaptation de la production solaire ou éolienne en fonction de la météo et de la demande. Elle peut orienter l’électricité produite vers le réseau ou le stockage en fonction des besoins.
L’intelligence artificielle accélère aussi le développement des smart grids. Grâce à l’IA, ces réseaux électriques intelligents équilibrent l’offre et la demande, tout en favorisant l’intégration des petits producteurs locaux et des solutions de stockage décentralisées.
Pour conclure…
Le stockage de l’énergie est un levier de la transition énergétique. Face à une demande fluctuante et au développement des énergies renouvelables, les technologies de stockage se diversifient et gagnent en performance. Batteries électrochimiques, hydrogène, STEP, stockage mécanique : chaque solution joue un rôle clé pour construire un réseau énergétique plus flexible, résilient et décarboné.
Mais la course est loin d’être terminée. L’intelligence artificielle ouvre déjà la voie à une gestion plus fine et prédictive du stockage. L’innovation et la recherche continuent pour repousser les limites et inventer des modes de stockage toujours plus durables, accessibles et performants.
