Par Schroders
À l’heure actuelle, le stockage énergétique est la principale faiblesse de l’énergie verte. La production au départ des deux principales sources d’énergie renouvelable (éolienne et solaire) est décalée dans le temps par rapport à la demande d’énergie. Par conséquent, sans stockage, l’énergie renouvelable ne peut pas couvrir plus de 20 % de la demande d’électricité. Un stockage énergétique efficient est indispensable en vue d’une application à grande échelle de l’énergie alternative.
Le graphique ci-dessous illustre le décalage entre la production et la consommation d’énergie photovoltaïque pour un ménage moyen. La plus grande partie de l’énergie solaire est produite entre les deux pics de la demande des ménages. La plus grande partie de l’énergie éolienne est produite pendant la nuit, lorsque la demande est à son point le plus bas et que les prix de l’énergie sont parfois même négatifs.
Graphique 1 : Production d’énergie solaire par rapport à la demande d’énergie
Il existe aujourd’hui plusieurs types de stockage d’énergie. Les technologies de stockage peuvent être subdivisées en systèmes électrochimiques, mécaniques, chimiques et thermiques.
- L’énergie peut être stockée de manière électrochimique, comme dans les véhicules électriques et les appareils électroménagers.
- Les systèmes mécaniques sont le stockage hydroélectrique par pompage et le stockage d’air comprimé.
- Les systèmes chimiques permettent de stocker l’énergie par hydrogène et méthane, souvent sous terre ou sous forme liquide dans des réservoirs réfrigérés à haute pression.
- Le stockage thermique consiste à utiliser l’énergie thermique pour alimenter une réaction chimique endothermique réversible afin de stocker l’énergie sous forme de potentiel chimique.
La qualité de chaque type de stockage varie. Le stockage hydroélectrique par pompage est devenu la solution la plus courante pour le stockage massif, en raison de son applicabilité à grande échelle et de son rendement énergétique élevé de plus de 80 %. Dès que la production d’énergie devient excédentaire, l’énergie est utilisée pour pomper l’eau d’un réservoir inférieur vers un réservoir supérieur. Lorsque la demande augmente, l’eau est libérée vers le réservoir inférieur, actionnant au passage des turbines qui produisent de l’énergie. Cette solution n’est cependant pas applicable partout à cause de la pénurie d’eau ou de limitations géographiques. De ce fait, le stockage hydroélectrique par pompage est limité à 10 pays.
Graphique 2 : Part de la capacité mondiale d’énergie renouvelable par technologie
Solution concrète pour le stockage d’énergie alternative
La startup suisse Energy Vault a développé une solution consistant à empiler des blocs de béton au lieu d’eau. L’énergie excédentaire permet à une grue d’empiler des blocs de béton les uns sur les autres, ce qui augmente le niveau d’énergie potentielle. Lorsque la demande d’énergie augmente, la grue décharge les blocs en utilisant la gravité pour transformer l’énergie potentielle en énergie cinétique, laquelle actionne un générateur qui produit de l’électricité. Grâce à un taux de conversion d’environ 85 % (contre 90 % pour les batteries au lithium-ion) et à l’avantage que le béton est beaucoup plus dense que l’eau, ce qui permet de stocker plus d’énergie par unité de volume, ce concept pourrait devenir une solution viable pour le stockage d’énergie à grande échelle dans les zones où le stockage hydroélectrique par pompage n’est pas envisageable.
D’autres formes de stockage de l’énergie sont en train de gagner du terrain, en particulier le stockage domestique distribué et même les véhicules électriques qui sont utilisés comme batteries domestiques. Comme le coût du stockage ne cesse de diminuer dans la plupart des technologies, le stockage décentralisé devrait devenir une solution de plus en plus attractive sur le plan économique. L’empilement de blocs de béton ne sera sans doute pas la seule solution au problème du stockage de l’énergie alternative. Mais le stockage d’énergie dans des grandes installations de stockage massif ainsi que dans des installations à plus petite échelle comme des batteries sera essentiel pour permettre une utilisation généralisée de l’énergie renouvelable.
Retrouvez le texte intégral de cette analyse dans l’article intitulé :Is this the first concrete solution for renewable energy storage?,de l’équipe Investissement durable de Schroders.
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