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Le contexte de développement du stockage

L’électricité est une énergie qui ne se stocke pas

Si la majorité des énergies primaires (gaz, pétrole ou charbon) se stocke facilement, il est en revanche très difficile de stocker l’électricité en grande quantité. Cependant, il est possible de la convertir en d’autres formes d’énergies intermédiaires et stockables (potentielle, cinétique, chimique ou thermique).

Jusque dans les années 1980, les moyens de conversion permettant le stockage du courant alternatif étaient excessivement coûteux, voire très peu fiables ou inexistants. Cela a évolué avec l’arrivée de l’électronique de puissance plus performante et dont les puissances traitées sont maintenant quasiment illimitées. Aujourd’hui, les recherches sur le sujet du stockage sont légion. En témoignent les nombreux travaux lancés tant à l’échelon français qu’à échelon européen.

Le stockage, cause énergétique internationale

En effet, dans un de ses rapports publiés en 2009, l’Agence internationale de l’énergie estime les besoins de stockage supplémentaires pour l’Europe occidentale entre 0 et 90 GW d’ici 2050, en fonction des progrès des techniques de prévision météorologique (en particulier concernant l’énergie éolienne) et du développement des réseaux électriques intelligents. Ces estimations sont fondées sur l’hypothèse d’une production électrique assurée à 30 % par des énergies renouvelables (Blue Map Scenario 2050).

La Commission européenne a fait du stockage de l’électricité un de ses chantiers prioritaires et a souligné à plusieurs reprises le rôle primordial du stockage : communication du 10 novembre 2010 « Énergie 2020 – Stratégie pour une énergie compétitive, durable et sûre », demande de réalisation d’une analyse des capacités de stockage nécessaires en Europe dans un schéma d’ensemble de toutes les infrastructures prioritaires pour 2020-2030, etc. En outre, le 20 juillet 2010, l’Union européenne a lancé un nouvel appel à projets dans le domaine de l’énergie qui englobe, entre autres, la thématique du stockage de l’électricité. Pour la Commission européenne, l’objectif est de retenir un ou deux projets collaboratifs de démonstrateurs améliorant la « gestion de l’énergie sur différents aspects pour élargir le recours à la production d’électricité par les énergies renouvelables, y compris en termes de qualité du courant ». L’enveloppe d’aide budgétaire prévue se situera entre 20 et 50 millions d’euros.

En France, le stockage est également considéré comme un élément clef à prendre en compte dans les années à venir : la DGEC parle d’un « vecteur énergétique très prometteur dans la décarbonisation des usages énergétiques » et de nouvelles solutions de stockage sont expérimentées dans les différents démonstrateurs : Millener, Nice Grid, Pégase, etc.

Quatre enjeux prioritaires ont été identifiés :

  • les systèmes de stockage doivent prendre en compte tous les enjeux environnementaux (analyse de type cycle de vie) ;
  • la valorisation économique du dispositif de stockage doit être intégré dès la conception ;
  • le développement de procédés industriels doit être accompagné (d’où l’idée de lancer des démonstrateurs) ;
  • le cadre institutionnel et réglementaire propice au déploiement du stockage doit être défini.

Une solution à l’intermittence des énergies renouvelables

Demande croissante en électricité, notamment lors des périodes de pointes de consommation, pressions environnementales, développement de moyens de production intermittents et nouveaux usages de l’électricité sont autant d’éléments qui rendent plus difficile la stabilisation des réseaux et in fine mettent en danger l’équilibre du système électrique.

En effet, alors qu’un doublement de la consommation mondiale d’électricité est prévu d’ici 2050, passant de 20 000 TWh/an aujourd’hui à environ 40 000 TWh/an (source : Agence internationale de l’énergie - AIE), les Etats membres de l’Union européenne se sont fixés des objectifs ambitieux d’efficacité énergique, de développement des énergies renouvelables et de réduction d’émission de CO2 (« objectifs 3 x 20 »).

Dans ce contexte, de nouvelles solutions de flexibilité sont amenées à se développer. Les solutions actuelles : recours aux moyens de production flexibles, tels que les centrales thermiques, dispositifs de prévision de la production grâce notamment aux analyses météorologiques, systèmes de gestion de la demande, développement des interconnexions permettant le foisonnement sur le territoire européen, ne répondent pas pleinement au problème posé (trop coûteuses ou trop polluantes) ou ne sont simplement pas suffisantes en elles-mêmes.

Le recours au stockage apparaît alors comme l’une des solutions complémentaires en permettant de réduire la quantité nécessaire en moyens de pointe et de fournir d’importants services aux réseaux.
Par conséquent, son déploiement aurait de multiples avantages :

  • un gain environnemental lié au déverrouillage du déploiement à grande échelle d’énergies décarbonées, ainsi qu’en cas de remplacement de centrales thermiques ;
  • la capacité d’apporter des réponses centralisées ou décentralisées pour des contraintes locales ou globales ;
  • une indépendance vis-à-vis des ressources fossiles, avantage économique sur le long terme, car une augmentation des prix de ces ressources et de celui du CO2 est prévisible.

La disponibilité du stockage à un coût compétitif et à grande échelle sera donc un facteur clé pour répondre à l’accroissement de la pénétration des énergies renouvelables et à la variabilité de la demande.

En outre, le stockage a de multiples autres avantages, notamment pour la gestion du réseau :

  • participer à l’équilibre production/consommateur ;
  • lisser les pointes et réduire la consommation de combustibles fossiles ;
  • éviter l’investissement dans de nouvelles centrales de pointes ou d’extrêmes pointes ;
  • limiter les arrêts/démarrages des groupes thermiques et améliorer le rendement des centrales thermiques ;
  • palier à des ruptures de production d’énergies fatales (période sans vent par exemple) par un report d’énergie sur plusieurs jours ;
  • lisser la production intermittente (photovoltaïque et éolien) ;
  • permettre le développement des EnR au-delà des 30 % dans les ZNI ;
  • contribuer aux services système ;
  • s’affranchir des coupures d’électricité (backup) ;
  • améliorer la qualité de la tension, etc.

Si l’utilité du stockage de l’électricité ne fait plus débat aujourd’hui, plusieurs problématiques devront être résolues avant que celui-ci ne soit déployé à grande échelle. Quelles sont les technologies les plus prometteuses ? Quels services peut rendre le stockage au système électrique ? Comment lever les freins réglementaires, régulatoires et économiques au déploiement du stockage ? Quel sera le modèle économique du stockage d’électricité ?

Pour en savoir plus :

Communication de la Commission européenne « Énergie 2020 – Stratégie pour une énergie compétitive, durable et sûre »
EURELECTRIC Report - Decentralised Storage : Impact on future distribution grids

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