Haut de page

Accueil » Tous les dossiers » Le stockage

La recherche sur le stockage d’énergie en France

Le stockage de l’énergie est l’objet d’efforts soutenus de recherche et développement en France. Ces efforts mobilisent aussi bien les instituts publics et privés de recherche fondamentale et appliquée, que les équipementiers fournisseurs de solutions et les opérateurs de réseaux électriques ou de chaleur.

Les deux objectifs principaux des travaux en cours sont d’élaborer des technologies et des processus d’industrialisation associés compétitifs par rapport aux solutions sans stockage, et d’identifier les modèles économiques pertinents en fonction des nombreux usages de ces technologies. Sur le second volet, ces travaux s’appuient sur des projets de démonstration en usages réels pour vérifier les performances technico-économiques des solutions de stockage d’énergie.

Les travaux de recherche et développement visent à améliorer les performances techniques et économiques des technologies de stockage d’énergie. Il s’agit notamment, d’une part, de réduire les pertes d’autodécharge des volants d’inertie et des super-capacités et, d’autre part, d’augmenter :

  • la réactivité et la gamme de sites pertinents pour les STEP ;
  • le rendement énergétique des CAES, via le stockage thermique ;
  • la durée de vie des électrolyseurs et des piles à combustible ;
  • la densité énergétique et la durée de vie des batteries électrochimiques ;
  • la densité et la compétitivité du stockage thermique, via de nouveaux matériaux.

Les recherches sur le stockage électrochimique de l’énergie (accumulateurs, supercondensateurs) représentent plus de 30 millions d’euros annuels et le travail quotidien de plus de 150 personnes, chercheurs, enseignants-chercheurs, ingénieurs, techniciens, thésards, etc., répartis dans une quinzaine de laboratoires. 25 % de ce budget provient de l’Agence nationale de la recherche (ANR).

Les instituts publics tels que le Centre national de recherche scientifique (CNRS) et les universités, le Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), l’Institut français de pétrole et des énergies nouvelles (IFPEN), l’Institut National de l’Environnement Industriel et des Risques (INERIS) et de l’Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l’Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR) sont très actifs sur ces sujets.

Le développement des véhicules électriques tire dorénavant le développement des batteries embarquées, notamment pour la technologie Lithium-ion, et constitue un levier important pour la réduction des coûts du stockage électrochimique.

Les programmes de recherche

Programme Stock-E de l’Agence nationale de la recherche

Le Programme Stockage Innovant de l’Energie (programme Stock-E) de l’ANR est un programme transversal sur les nouvelles technologies de l’énergie et les énergies renouvelables. Il a pour vocation de promouvoir des ruptures scientifiques, voire technologiques, dans le domaine du stockage innovant de l’énergie, tout en renforçant le partenariat entre les communautés scientifiques et industrielles, et en améliorant la compétitivité des technologies françaises. Ce programme a également pour ambition de soutenir des recherches à caractère plus fondamental visant à relever des défis technologiques et permettant de préparer de nouvelles orientations industrielles à moyen et long terme.

Les appels à projets ont été lancés de 2007 à 2010 avec une dotation totale d’une vingtaine de millions d’euros. L’appel à projet 2010 est structuré autour de plusieurs modes de stockage de l’énergie (électrochimique, thermique, mécanique, magnétique, pneumatique, magnétique supraconducteur, magnétocalorique, hydraulique, etc.) et il introduit le stockage dans la gestion de l’énergie, aussi bien au niveau de l’habitat que des sites industriels et les réseaux intelligents.

Pour en savoir plus :

Programme Stock-E sur le site de l’ANR

Appel à manifestation d’intérêt « Stockage » de l’ADEME

Le recours croissant aux énergies renouvelables, par nature intermittentes, pour la production d’énergie, le développement de nouvelles voies technologiques dans le domaine des transports (véhicule électrique notamment), de l’habitat (émergence des bâtiments et îlots producteurs d’électricité), de l’industrie (procédés consommateurs de chaleur ou de froid) et l’explosion des usages « nomades » (téléphonie mobile, tablettes et ordinateurs portables par exemple) se traduisent par des besoins importants en matière de stockage de l’énergie.

Marché en fort développement sous l’effet d’avancées techniques et technologiques significatives, le stockage de l’énergie regroupe des technologies variées : stockage électrochimique pour des applications fixes ou mobiles (batteries et accumulateurs par exemple), stockage sous forme de chaleur (dans des matériaux par exemple), stockage physique (stockage mécanique, stockage hydraulique notamment).

Le 4 mai 2011, le gouvernement français a lancé un Appel à manifestations d’intérêt (AMI) dédié au stockage d’énergie et piloté par l’ADEME. Avec pour objectif général de contribuer à l’émergence et la diffusion de nouveaux systèmes, l’AMI cible essentiellement le composant ou système de stockage d’énergie, son procédé de fabrication et ses premières validations expérimentales.

Les objectifs sont :

  • de contribuer à réduire le coût d’usage afin d’assurer la meilleure compétitivité économique ;
  • de minimiser l’impact environnemental, sur l’ensemble du cycle de vie et maîtriser les conditions de sécurité dans l’usage de ces technologies ;
  • d’expérimenter, en condition d’usages réels, les différentes solutions technologiques afin de les valider en amont d’un déploiement industriel ;
  • d’expérimenter de nouveaux modèles d’affaires.

Pour en savoir plus :

Feuille de route de l’ADEME - Les systèmes de stockage d’énergie

La plate-forme STEEVE

La plate-forme pour le Stockage d’énergie électrochimique pour véhicules électriques (STEEVE) est une plate-forme technologique destinée à la réalisation de batteries en petites séries depuis la synthèse des matériaux jusqu’au montage d’une batterie dans un véhicule. Elle vise à réunir les compétences et les moyens sur toutes les composantes du stockage électrochimique : le CEA, le CNRS, EDF et l’Institut national de l’environnement industriel et des risques (INERIS).

Cette plateforme, unique en Europe, est dotée de deux laboratoires de test de 400 m² et permet de réaliser des batteries pour des applications de niche ou encore des opérations de démonstration. Elle aura une capacité voisine de 1000 kWh/mois soit une quantité de batteries suffisante pour équiper 50 véhicules électriques/mois.

L’État a attribué une enveloppe financière de 7,5 millions d’euros à la plate-forme STEEVE. Elle préfigure la création d’une filière française de production de batteries pour le transport.

Plusieurs sociétés ont déjà manifesté leur intérêt pour devenir partenaires utilisateurs de la plateforme. Il s’agit notamment de Renault, Michelin, SVE, La Poste, Siemens et Alstom. STEEVE bénéficie également d’une labellisation par les pôles de compétitivité i-Trans et Tenerrdis.

Pour en savoir plus :

Intervention de Jean-Pierre Joly – Forum Stockage de la CRE

Les expérimentations : les territoires insulaires en avance

Millener

En Corse, en Guadeloupe et à La Réunion, le projet MILLENER (Mille installations de gestion énergétique dans les îles), un démonstrateur de Smart grids, financé par le fonds de recherche de l’ADEME, a pour objectif de contribuer à réduire les consommations électriques des utilisateurs finals et de mieux insérer les énergies renouvelables intermittentes dans les réseaux de distribution dans le but de garantir, en temps réel, l’équilibre entre la demande d’électricité et la production. Il prend en compte les spécificités d’un réseau isolé non-interconnecté, comme celui des îles, et la nécessité de sensibiliser les utilisateurs finals à maîtriser leur consommation.

Ces expérimentations seront accompagnées d’installations de panneaux photovoltaïques, de systèmes de stockage d’énergie et de pilotage des équipements électriques. L’ambition d’économies d’énergie pour la phase de test est estimée à 500 MWh par an.

Pegase : « Prévision des énergies renouvelables et garantie active par le stockage d’énergie »

Le système électrique de l’île de La Réunion présente des spécificités par rapport aux grands systèmes continentaux. Le taux de pénétration des EnR intermittentes y est élevé et présente une croissance telle que celui-ci atteindra plusieurs fois par an, d’ici 2013, le seuil des 30 % de puissance produite intermittente par rapport à la puissance consommée.

Par ailleurs, le système électrique est, du fait de sa petite taille, intrinsèquement plus fragile que les grands systèmes interconnectés continentaux avec un risque de rupture plus important de l’équilibre instantané offre/demande, notamment lié à des variations brutales et de fortes amplitudes des EnR intermittentes.

Pour répondre à ces spécificités, le projet Pegase a pour objectif d’optimiser l’équilibre offre-demande, de mieux intégrer les énergies renouvelables dans le mix de production de l’île et d’améliorer la stabilité du système électrique, en couplant, pour la première fois en France, une ferme photovoltaïque et/ou éolienne (de 3 à 10 MW) avec un moyen de stockage par batterie NaS (1 MW) suivant un plan de production qui intègrera la prévision de production.

Neuf partenaires – Aérowatt, EDF EN, EDF R&D, EDF SEI, EP-LMD, Météo France, Sidec, l’Université de La Réunion – ont conçu le projet Pegase, dont l’objectif est de développer notamment les méthodes et outils de gestion du stockage d’énergie par batterie NaS (sodium-soufre) pour corriger les écarts de production avec la prévision photovoltaïque et éolienne tout en permettant des services à différents horizons temporels allant du transfert d’énergie (quelques heures) au réglage de fréquence (quelques secondes).

MYRTE : « Utiliser le stockage d’hydrogène pour dépasser le seuil des 30 % dans les zones non interconnectées »

Localisé en Corse sur le site de Vignola, près d’Ajaccio, le projet Mission hydrogène renouvelable pour l’intégration au réseau électrique (MYRTE) a pour objectif de développer un système et une stratégie de pilotage visant à améliorer la gestion et la stabilisation du réseau électrique en zone insulaire. Il s’agit d’examiner la capacité du système à répondre à un objectif d’écrêtage de la pointe appelée par le réseau électrique (appui au réseau de distribution) et au lissage de la puissance photovoltaïque produite (limiter les fluctuations et perturbations sur le réseau électrique).

Lancé en 2007, le démonstrateur est une d’une plate-forme couplant 3 700 m2 panneaux photovoltaïques d’une puissance installée de 560 kW et un électrolyseur, qui convertit l’électricité en hydrogène et oxygène pendant les heures de faible consommation. Cette énergie est ensuite restituée via une pile à combustible, qui reconvertit l’hydrogène et l’oxygène en électricité sur le réseau pendant les heures de fortes consommations, c’est-à-dire le soir alors que les panneaux photovoltaïques ne produisent plus.


Source : Université de Corse

Doté d’un budget de 21 millions d’euros cofinancé par l’État, l’Union européenne et la Collectivité territoriale de Corse, le projet est mené en partenariat par l’Université de Corse, le CEA et l’industriel Helion (filiale d’Areva). Cette plateforme est labellisée par le pôle de compétitivité Capénergies.

Pour en savoir plus :

Site de la plate-forme MYRTE

Nice Grid : « Intégrer le stockage d’énergie au sein d’un réseau de distribution »

Le projet Nice Grid a pour objectif de concevoir plusieurs micro-réseaux (micro grids) locaux avec des sources d’énergie renouvelables (essentiellement des panneaux photovoltaïques) et des systèmes de stockage de l’électricité.

Le projet permettra de démontrer l’efficacité et la flexibilité du stockage de l’électricité avec des batteries Li-ion intégrées à trois niveaux du réseau de distribution, pour un total de 2,7 MW :

  • un stockage au niveau d’un poste source de la zone de Carros, qui va assurer la liaison entre le réseau RTE et ERDF : batterie lithium-ion 560 kWh/1,1 MW ;
  • cinq ensembles de stockage intégrés au réseau basse tension, pour gérer les pointes de consommation et de production photovoltaïque, permettre l’îlotage et gérer le plan de tension : batteries lithium-ion 310 kWh/100 kW ;
  • cent installations de stockage chez des clients résidentiels volontaires pour contribuer à l’effacement des charges : batteries lithium-ion 6.6 kWh/3 kW. La technologie Li-ion proposée et développée par SAFT a comme objectif d’assurer les performances compatibles avec les exigences du programme, notamment en termes de durée de vie calendaire, en cyclage et rendement énergétique.

Le stockage contribuera à optimiser d’une façon générale les flux électriques au sein d’un réseau intelligent et d’augmenter sa capacité d’accueil des énergies renouvelables intermittentes. Le projet permettra également de tester des fonctionnalités multiples, entre autres l’écrêtage des pointes d’injection et de consommation, l’ilotage ou encore une gestion efficace de multiples producteurs et consommateurs décentralisés sur le réseau.

Pour en savoir plus :

Nice Grid : démonstrateur de quartier solaire intelligent en vraie grandeur

PROCYiON2 : Développer des procédés de fabrication et de recyclage de nouveaux composants pour systèmes batterie Li-ion

Le stockage de l’électricité est une des réponses à la raréfaction des énergies fossiles et au développement des énergies renouvelables intermittentes.

Labellisé par le pôle TENERRDIS en 2011, le projet PROCYiON², est un projet de développement de systèmes batteries (accumulateurs, composants électroniques et packaging) de technologie Li-ion destinés principalement :

  • aux transports urbains (bus, tramways, etc.) nécessitant des densités de puissance très élevées lors de phases de freinage et de démarrage,
  • et aux applications stationnaires pour le support des réseaux électriques en cas de panne ou le couplage avec des énergies renouvelables intermittentes (solaire, éolien) requérant des densités d’énergie (jusqu’à 250 Wh/kg) et de puissance élevées (3 kW/kg) pour des durées de vie longues.

Dans ce but, le projet PROCYiON² réunit l’ensemble des acteurs de la filière industrielle de fabrication de systèmes batteries :

  • ARKEMA et PRAYON pour la fabrication des composants des électrodes (matières premières électro-actives, solvants, conducteurs électroniques et liants),
  • PROLLiON (coordinateur du projet) pour le développement et la fabrication d’accumulateurs, de modules et de systèmes batteries Li-ion,
  • RECUPYL pour le recyclage des composants des systèmes batteries,
  • le CEA LITEN qui intervient sur l’ensemble de la filière à l’échelle du développement technologique et coordonne l’analyse du cycle de vie des futurs produits commercialisés dans le cadre de ce projet.

Plusieurs défis devront être relevés par les partenaires, et en particulier :

  • la synthèse à l’échelle industrielle de nouveaux matériaux électro-actifs,
  • le développement des procédés de mise en œuvre de ces matériaux à l’échelle préindustrielle,
  • le développement de nouveaux modèles performants vis-à-vis des propriétés thermiques et mécaniques du système,
  • le recyclage des accumulateurs développés ainsi que celui des pertes process (perte de matériaux pendant le process de fab)et les rebuts de production.

Sélectionnés dans le cadre du 12e appel à projets du Fonds unique interministériel (FUI - fonds qui finance les projets de recherche et développement collaboratifs des pôles de compétitivité), les partenaires de PROCYiON² sont financés par l’Etat, le département de l’Isère, Grenoble Alpes Métropole et la ville de Grenoble, pour une durée de 3 ans. PROCYiON² permettra ainsi de mettre en place une filière industrielle de fabrication de systèmes batteries de type Li-ion avec les performances et le prix de revient adaptés aux applications « transport » et aux applications stationnaires.

SETHER : Développer une solution de stockage d’électricité sous forme thermique

Le développement de solutions innovantes de stockage d’électricité répond au double enjeu de l’introduction massive des énergies renouvelables et intermittentes sur le réseau électrique et du besoin de moyens de production économiques et décarbonés en période de pointe.

Labellisé par le pôle Tenerrdis, le projet SETHER permet de mener l’ensemble des travaux de R&D préliminaires à la mise en œuvre d’une solution de stockage électrique de grande capacité (100 à 1000MW), en rupture technologique avec les systèmes existants.

Brevetée par Saipem (Groupe italien ENI), partenaire du projet, elle repose sur un cycle thermodynamique lors duquel de l’énergie électrique est emmagasinée sous forme de chaleur dans des matériaux réfractaires portés à haute température (stockage par chaleur sensible) puis restituée lorsqu’un besoin de production électrique apparaît (une période de pointe par exemple).

L’installation de stockage comprend deux enceintes pressurisées (une enceinte à haute température et une enceinte à basse température) reliées entre elles par des turbomachines.

Durant la phase de stockage, l’électricité est utilisée pour entraîner une pompe à chaleur qui transfère de la chaleur d’une enceinte basse température à l’enceinte haute température.

Durant la phase de décharge, la chaleur de l’enceinte à haute température est transformée en énergie mécanique par un ensemble turbine-compresseur qui entraîne une génératrice renvoyant l’énergie électrique dans le réseau, puis transférée dans l’enceinte basse température. Les études préliminaires ont montré qu’un rendement global de 70 % est accessible avec les performances des turbomachines existantes.

Coordonné par l’opérateur intégré d’électricité et de gaz Poweo, ce projet associe la société SAIPEM ainsi que les centres de recherche du CEA-GRETh à Grenoble, du Groupe d’Etude des Matériaux Hétérogène (GEMH) à Limoges, de l’Office Nationale d’Etudes et de Recherches Aérospatiales (ONERA), du Conservatoire National des Arts et Métiers (CNAM) de Paris et d’Armines.

«Page 11 de 24»

Rechercher

Se tenir informé

Abonnez-vous à notre liste de diffusion pour être informé régulièrement des mises à jour du site.

S'abonner

Participer au site

Vous souhaitez participer à notre site ou réagir à un dossier, contactez-nous dès aujourd'hui.

Nous contacter

Les forums de la CRE

La CRE organise des forums, associés à chaque nouveau dossier, pour donner la parole aux experts des Smart grids.
Se tenir informé des prochains forums

Nos contributeurs

Notre site se nourrit aussi de vos contributions. Nous tenons donc à remercier "Portail pour la science - Ambassade de France en Allemagne" qui fait partie de nos 168 contributeurs.
Découvrir nos contributeurs