Transition énergétique dans l'industrie - Les voies les plus prometteuses en matière de stockage

En matière de stockage il n’existe pas de solution unique et vous avez doublement raison de parler de voies – au pluriel - pour le stockage de l’énergie : les besoins sont par exemple très différents entre le stockage embarqué sur des véhicules qui doivent voyager léger mais qui parcourent fréquemment de courtes distances et stationnent une grande partie de leurs temps et l’habitat qui nécessite de plus grandes capacités mais qui a pas ou moins de problème de poids voire de place.

Pour ce qui est du stockage électrique stationnaire, la meilleure solution pour stocker en quantité et dans la durée est la Station de Transfert d’Energie par Pompage (STEP), qui consiste à faire remonter l’eau d’un barrage aval vers un barrage amont pour la turbiner quand nécessaire. Le rendement est de 80%, ce qui est un bon rendement mais le problème majeur posés par ces STEP, c’est de savoir où les installer, le nombre de sites étant limité et comment en faire accepter l’implantation.

Pour traiter les fluctuations journalières, les batteries constituent la solution de référence. Le point d’inflexion réside dans le ratio coût des batteries versus prix de l’électricité, ratio défavorable à court ou moyen terme pour envisager une généralisation. L’impact environnemental des batteries ne doit pas être oublié, aussi bien en amont pour fabriquer ces batteries qu’en aval pour les recycler.

D’autres solutions sont envisagées. Citons par exemple Energiestro qui développe depuis plusieurs années la technologie du volant de stockage d’énergie dans le but de réduire le coût du stockage trop élevé des batteries afin d’augmenter la pénétration des énergies renouvelables dans le mix énergétique. Pour réduire les coûts, Energiestro a développé une solution basée sur des volants en béton précontraint sans paliers magnétiques.

Le stockage embarqué de l’énergie est le frein à l’essor du véhicule électrique. A ce stade, les batteries électrochimiques semblent être les plus prometteuses et en premier lieu les batteries Lithium-ion. Les travaux se poursuivent pour résoudre les problèmes de coûts (le prix de ces batteries diminue mais reste très élevé), d’approvisionnement (la production annuelle de lithium ne permet pas de fabriquer suffisamment de batteries) et d’impact sur l’environnement (fabrication d’une part et recyclage en fin de vie).

L’hydrogène est une autre piste prometteuse : l’hydrogène produit et stocké peut être utilisé dans une pile à combustible pour produire de l’électricité, alimenter des véhicules via des stations d’hydrogène, être réinjecté dans les réseaux de gaz naturel ou être utilisé directement dans certains procédés industriels. De plus produire de l’hydrogène ne dégage aucune émission de CO2. Malheureusement, l’hydrogène n’est pas rentable : il doit à la fois être produit (ce qui n’est pas neutre) et le rendement conversion / reconversion en électricité avec des piles à combustible est insuffisant.

Une autre piste intéressante sont les batteries à électrolytes solides : l’électrolyte liquide des batteries classiques est remplacé par un composant solide, ce qui réduit le risque de surchauffe et d’embrasement. Les recharges rapides et les appels de charges intenses sont possibles. Ainsi, Fisker promet la recharge de 800km en une minute grâce à une technologie dite « révolutionnaire » permettant le remplacement des batteries lithium-ion. En termes d’industrialisation, Fisker et Toyota vise une industrialisation autour de 2025. De plus de nombreux points restent à éclaircir notamment le coût d’une telle batterie.

En synthèse, il n’existe pas de solution unique en termes de stockage et il faut avant tout différencier les usages. La solution idéale pour le stockage d’électricité à destination des véhicules ne sera pas la même que la solution idéale pour le stockage d’électricité stationnaire qui permettra de contrer l’intermittence des énergies renouvelables dans le mix énergétique global de production d’électricité.

Aucune porte ne doit être fermé. Plusieurs solutions semblent prometteuses et doivent être testées et évaluée sur plusieurs plans : performance (poids, volume, capacités, simplicité d’usage), accessibilité économique, respect de l’environnement

N’oublions pas que le stockage d’électricité est un sujet étudié depuis 150 ans. Certaines pistes qui déclenchaient l’enthousiasme, telles que les supraconducteurs, sont aujourd’hui presque oubliées. Rien ne garantit que nous sommes proche ou loin du but.