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Comparaison des différentes technologies de stockage

Il existe aujourd’hui un grand nombre de technologies de stockage. Leur intégration dans les réseaux électriques soulève des interrogations quant au choix de la technologie la plus adaptée aux besoins. En effet, chaque technologie a ses spécificités en termes de taille, de puissance délivrée, de coût, de nombre de cycles et donc de durée de vie, de densité énergétique, de maturité technologique, etc.


Source : CEA Liten

Ainsi, pour comparer les technologies de stockage et choisir le procédé et le dimensionnementun usage particulier, plusieurs facteurs techniques doivent être pris en compte.

En premier lieu, il s’agit de déterminer la localisation et la taille du stockage nécessaire. Faut-il une technologie de stockage diffus (intégration de nombreuses unités de stockage de petite taille sur le réseau de distribution au niveau de la production décentralisée et au plus près de la consommation, dimensionné pour une maison ou un groupe de maisons) ou une technologie de stockage centralisée (quelques unités de stockage de grande dimension type STEP, au niveau des réseaux de transport) ?

Le stockage diffus permettra de mettre en place des microgrids, voire de développer l’autoconsommation quand les tarifs de rachat de l’électricité renouvelable seront suffisamment incitatifs. Le stockage centralisé est intéressant en matière de rentabilité. En effet, elle est assurée par la forte variabilié du prix de l’électricité sur le marché européen : le stockage permet de stocker une électricité achetée en période de faible demande et donc à bas coût et de la revendre en période de forte demande à un coût plus élevé. Par exemple, le 19 décembre 2007, le mégawattheure s’échangeait à 50 € à 5 heures et à 250 € à 19 heures.

Ensuite, différents critères peuvent être utilisés pour choisir la bonne technologie de stockage :

  • la puissance disponible et la capacité énergétique. La combinaison de ces deux critères permet de définir le ratio énergie/puissance correspondant au temps de décharge réalisable, souvent caractéristique d’une application particulière ;
  • le temps de réaction est un indicateur de la réactivité du moyen de stockage. Il est parfois préférable de définir la vitesse de montée et de descente en charge qui caractérise de manière plus fine la comportement réactif du système ;
  • l’efficacité, définie comme rapport entre l’énergie stockée et l’énergie restituée (en MWhOUT/MWhIN) ;
  • la durée de vie, qu’il est parfois préférable de définir en nombre de cycles de charge/décharge admissibles pour des technologies comme les batteries ;
  • pour d’autres usages, d’autres critères sont à prendre en compte, comme la densité énergétique (en MWh/kg ou en MWh/m3) pour la mobilité par exemple.

D’autres critères sont également à prendre en compte tels que les coûts d’investissement et d’exploitation, les performances et contraintes environnementales et la localisation géographique optimisée pour limiter les pertes induites par le transport. Certaines fois, l’optimum peut même résider dans l’association de plusieurs technologies.

Comparaison des différentes techologies de stockage de l’électricité (Données DGEC et EPRI)

Technologie
Capacité
Puissance
Délais de réaction
Coûts des
investissements
(€/kW)
Durée de vie
(nb de cycles)
Usage
Commentaires
STEP
1 à
10 GWh
0,1 à
2 GW
10 min
600 à 1 500
11 000
Réseau
99 % des capacités de stockage d’électricité
Besoin de sites compatibles
CAES
10 MWh
à
10 GWh
15 à
200 MW
1 min
400 à 1 200
11 000
Réseau
2nd génération et technologies adiabatiques en cours de développement
Besoin de sites compatibles
Hydrogène
10 kWh
à
10 GWh
1 kW
à
1 GW
100 ms
3000 à 5 000
25 ans
Industrie
Particuliers
Flexibilité d’usage de l’hydrogène produit
Possibilité de valoriser la chaleur produite
Découplage de la puissance de l’énergie stockée
Batteries
(électrochimiques
et à circulation)
1 kWh
à
10 MWh
0,01 à
10 MW
1 ms
300 à 3 000
500 à 4 000
Industrie
Particuliers
Forte réactivité
Les batteries à circulation nécessitent un maintien en température
Volants d’inertie
0,5 à
10 kWh
2 à
40 MW
5 ms
3 000 à 10 000
> 10 000
Réseau
Très forte réactivité
Faible capacité en énergie
Super
condensateurs
3 kWh
Tension :
2,5 V
3 s
 
> 10 000
Réseau
Industrie
Très forte réactivité
Stockage d’énergie
magnétique
supraconductrice
0,3 à
30 kWh
 
8 ms
 
> 10 000
Réseau
Industrie
 

Pour en savoir plus :

Le stockage d’énergie, enjeux, solutions techniques et opportunités de valorisation, Enea Consulting

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