Comment stocker l’énergie verte ?

Si la cause écologique invite de plus en plus de monde à se sentir concerné, il faut avouer que l’énergie verte, malgré ses nombreux avantages, détient encore quelques défauts. Le plus impactant ? L’intermittence.

En effet, l’utilisation d’une éolienne sans vent ou de panneaux solaires durant la nuit est problématique. Néanmoins, nombreux sont ceux qui ont conscience que l’essor du renouvelable est indispensable. La production d’électricité cependant peut être trop forte lorsque la demande est faible tout en étant trop faible alors que la demande est forte.

Pour pallier le problème et lisser les périodes, qu’elles soient de creux ou de pics, le stockage de l’énergie est au cœur du développement.

Stockage de l’énergie par gravitation de masses d’eau

Le transfert d’énergie par pompage (STEP) fonctionne en circuit fermé. Composé de bassins d’eau situés à des hauteurs différentes, ce type d’installation permet de faire circuler les masses pour produire de l’énergie. Ce procédé simple s’est inspiré des barrages hydroélectriques. Lorsqu’il y a de l’électricité en surplus, le bassin supérieur pompe l’eau du bassin inférieur. Lorsqu’il y a de la demande d’énergie, c’est l’inverse qui se produit en faisant passer l’eau dans une turbine. Cette dernière, entraînée par la force du mouvement, génère de l’électricité.

Le stockage de l’énergie par air comprimé

Si cette technique existe depuis les années 80 à l’échelle industrielle, elle garde un inconvénient : la chaleur produite par la compression et décompression de l’air, ce qui diminue le rendement de l’opération quasiment de moitié.

La technologie exploite un compresseur utilisant l’électricité produite par les éoliennes ou les panneaux solaires. Ensuite, cet air ambiant est comprimé afin d’être maintenu sous pression dans un réservoir. Lorsque l’on veut récupérer l’énergie, l’air passe alors par une turbine pour être détendu et cette opération entraîne la production d’électricité.

Un stockage d’énergie cinétique avec des volants d’énergie

Dans cette technique, de l’électricité alimente un moteur qui fait tourner un cylindre ou une roue à très grande vitesse. Une fois propulsé, cet objet qui continue de tourner produit de l’énergie : l’énergie cinétique. Son mouvement lui permet d’emmagasiner de l’électricité qui est récupérée pour alimenter le moteur. Ce même moteur devient dès lors un générateur.

Si le système est efficace, le volant d’inertie ne peut cumuler que peu d’énergie sur une durée de temps, de plus, reconnue comme courte. Cependant, son rendement proche des 80% lui permet d’être utile sur une utilisation à petite échelle.

Le stockage électrochimique via les batteries

Les batteries ont une capacité de stockage plus faible, mais elles permettent un stockage stationnaire, sur une échelle locale, dont les petites collectivités par exemple, afin de stocker l’électricité issue de l’énergie solaire ou éolienne. La mise en commun de plusieurs batteries, souvent par le biais de conteneurs, peut faire accéder à une capacité de stockage importante.

Pour aller plus loin : 

Tesla a fait installer en Australie la plus grande ferme à batteries mondiale. Connectée à des champs d’éoliennes, elle permet d’alimenter jusqu’à 30 000 foyers.

La combinaison de plusieurs batteries permet d’accéder à de grandes puissances et capacités de stockage.

Par ailleurs, ces fermes de batteries permettent aux batteries lithium-ion d’avoir une deuxième vie. En effet, sortie de son cycle de charges maximum à forte puissance, la batterie reste utilisable à plus faible niveau, notamment celui du stockage.

Plusieurs types de batteries ont vu le jour et ont été améliorés sur les dernières années. En revanche, le développement de ces derniers reste long et coûteux. Faisons un tour des différentes batteries existantes ou en cours d’étude, au stade de prototype.

Une batterie à sable

C’est en Finlande que la batterie à sable a vu le jour. Elle permet le stockage de l’énergie par la chaleur. Pour fonctionner, elle utilise un grand réservoir fourni de plusieurs tonnes de sable.

Dans ce même silo se trouve un système de transfert qui convertit l’électricité en chaleur, et le sable stocke cette dernière.

Cette chaleur est alors conservée, et peut l’être pendant plusieurs mois. Ce système, breveté par la société Polar Night Energy, démontre un faible coût de revient tout en restant compatible avec de nombreux systèmes de transfert de chaleur.

Le directeur de la société explique donc que “cette innovation s’inscrit dans la transition énergétique intelligente et verte. Les systèmes de stockage de chaleur peuvent contribuer à augmenter les énergies renouvelables intermittentes dans le réseau électrique”.

Les STEP pour une batterie sous-marine

Les stations de transfert d’énergie par pompage, ou STEP, sont des installations hydrauliques, comme nous l’avons vu précédemment. Ces dernières permettent à la fois une production d’énergie et son stockage.

Une batterie sous-marine fonctionne alors sur ce même principe. Les bassins sont remplacés par des poches souples déposées au fond de l’océan. L’entreprise néerlandaise, Ocean Grazer, est à l’origine de cette batterie. Il indique que l’utilisation de l’énergie hydrostatique évite la construction de barrages hydroélectriques entiers.

Dans le but de pallier le manque de production des parcs éoliens offshore, la société explique que cette batterie pourrait être déployée dans plusieurs de ces parcs d’énergie renouvelable et être combinée à d’autres centrales, notamment le système du solaire flottant.

Ocean Grazer prévoit de fait une installation dans un lac néerlandais en 2023, et l'implantation d’une batterie en pleine mer pour 2025.

Nous connaissons aujourd’hui la possibilité de transformer l’électricité en hydrogène, et inversement, ce qui permet de la consommer plus tard. Ce principe s’applique par le procédé d’électrolyse. En effet, l’eau est composée d’hydrogène et d’oxygène. Quand le courant passe dans l’eau, il fragmente les atomes et génère un dégagement d’électrons.

Malgré tout, le stockage de l’hydrogène est compliqué, car il doit être transformé avant. Cette conservation se réalise soit sous forme gazeuse à haute pression, soit sous forme solide, ou bien sous forme liquide, mais à très basse température (-250°C).

Un autre frein non négligeable à l’hydrogène, son coût. Le processus de transformation est très énergivore. De plus, le stockage et le transport du gaz en France sont une problématique ancienne.

Une filiale d’Engie, Storengy, a pour projet le stockage d’hydrogène dans des cavités souterraines salines.