Stockage d’électricité : un tour du monde des innovations

Comment stocker l'électricité ? Avec le mix énergétique incorporant de plus en plus les énergies renouvelables, cette question devient stratégique. Intermittentes par nature, elles imposent en effet de profiter au mieux des périodes de production, pas forcément en phase avec la demande. Les développements en cours témoignent du dynamisme de ce domaine. Le stockage est également crucial pour les installations « hors réseaux », qu'il s'agisse d'îles ou de régions isolées, en Afrique par exemple.

Mais ces endroits particuliers sont aussi d'excellents territoires pour mettre en place des solutions novatrices qui serviront ailleurs. Décollage immédiat, en commençant par l'océan Indien.

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Outre-mer : hydrogène à La Réunion et soleil en batterie en Guyane

À La Réunion, le relief dantesque du cirque de Mafate, ancienne caldeira d'explosion volcanique, interdit encore aujourd'hui d'y installer la moindre route. Entre les « îlets » (les villages), on circule à pied ou parfois en hélicoptère. L'électricité, quand il y en a, est fournie par des groupes électrogènes ou des panneaux photovoltaïques individuels à l'efficacité réduite par la couverture nuageuse, fréquente. En 2016, EDF a installé un « microgrid ». L'énergie solaire, recueillie quand elle abonde, est stockée sous deux formes : des batteries, pour le court terme, et des réserves d'hydrogène, qui servira ensuite à produire de l'électricité dans des piles à combustible.

En Guyane, la centrale de Montsinéry-Tonnegrande, sur le littoral, regroupe 55.000 panneaux photovoltaïques en couches minces pour desservir une région particulièrement isolée. La puissance installée atteint 5 MW-crête, de quoi alimenter une ville de 4.000 habitants. Pour intégrer cette production intermittente dans le réseau, 288 batteries stockent l'électricité et la restituent au besoin. Cette gestion nécessite une prédiction précise, à l'échelle de la journée, des consommations à venir, et ce grâce à un pilotage intelligent.

En Métropole : les îles et les STEP

À Ouessant et à Sein, des microgrids répartissent l'électricité fournie par des panneaux photovoltaïques, des groupes électrogènes et des batteries. Une telle installation se pilote. Pour que l'ensemble fonctionne correctement, un logiciel (Pégase EMS) doit gérer cette distribution en temps réel.

L'énergie hydraulique offre elle aussi un moyen de stocker l'électricité. Les STEP, ou stations de transfert d'énergie par pompage, exploitent deux bassins d'altitudes différentes. Quand la production locale est supérieure à la demande, l'électricité sert à pomper l'eau vers le réservoir supérieur. Lorsque la situation s'inverse, l'écoulement est libéré et le courant entraîne une turbine, comme au pied d'un barrage. En France, la plus grande station de ce genre est celle de La Coche, en Savoie.

Quand le stockage mondial se comptera en GW...

Parmi les pistes technologiques explorées pour faire évoluer les batteries vers des efficacités plus grandes ou des coûts plus faibles figure la voie « métal-air ». L'un des derniers modèles en date s'appelle Zinium et utilise le zinc. Dans une batterie de ce type, le métal joue le rôle de la cathode et l'oxygène celui de l'anode. Les piles zinc-air sont déjà connues mais la Zinium est rechargeable et ses caractéristiques conviennent bien pour, typiquement, un parc éolien ou photovoltaïque.

Dans l'Illinois (États-Unis), les onze unités de batteries lithium-ion de l'installation McHenry stockent 1,8 MW chacune, soit 19,8 MW. Un logiciel de gestion d'énergie pilote continûment la charge et la décharge pour répondre aux besoins de l'opérateur du réseau.

Comme on le voit, la transition énergétique pousse vers de nouvelles stratégies de stockage. Le bref tour du monde que nous venons de réaliser ne donne pas une liste exhaustive de toutes les pistes envisagées. Il en est d'autres, comme l'énergie de l'océan ou le stockage d'énergie dans l'inertie d'un cylindre en béton. Toutes ces expérimentations montrent que le stockage est un levier essentiel de la transition énergétique. EDF, avec son plan stockage électrique, a l'objectif d'installer 10 GW (soit l'équivalent de la puissance d'une dizaine de réacteurs nucléaires) à l'échelle de la planète en 2035.