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Le stockage électrique, parent pauvre du développement des renouvelables

Si les renouvelables et les smart grids sont sous le feu des projecteurs, le stockage reste un sujet méconnu bien qu'il soit un élément clé du verdissement de l'électricité. Reste à trouver un modèle économique qui satisfasse tous les acteurs.

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Le stockage électrique, parent pauvre du développement des renouvelables (© ERDF) Nice Grid

Jeudi 29 septembre 2011, Innov'Eco a organisé un débat sur un sujet ardu et bien souvent délaissé : le rôle du stockage de l'électricité dans le développement des réseaux intelligents et l'intégration des énergies renouvelables.

Equilibrer le réseau via le lissage de la production, rentabiliser la production en vendant au prix fort lors des pointes l'électricité produite en heure creuse, compenser l'intermittence des énergies renouvelables et enfin assurer l'autonomie des systèmes nomades (téléphonie mobile par exemple) et des transports : tels sont les quatre enjeux du stockage explique en introduction Christian Ngô, consultant en énergie.

Une grande variété de solution

Du côté des technologies, trois options existent. Il s'agit tout d'abord du stockage mécanique via par exemple des stations de turbinage et de pompage (STEP) qui stockent de l'eau dans des réservoirs en hauteur. Il est ensuite possible de la stocker sous forme chimique grâce aux batteries. Enfin, des procédés permettent de stocker l'énergie sous forme de chaleur.

Cependant, des capacités de stockages variables limitent ces technologies à certains usages. En effet, pour stocker un kilowattheure (kWh), il faut par exemple 70 g de pétrole, de 5 à 7 kg de batteries lithium-ion, 30 kg de batteries plomb ou 3,6 tonnes d'eau élevées à 100 mètres.

Les STEP semblent s'imposer

"Le stockage a longtemps été réduit à la fourniture d'électricité en l'absence de réseau électrique", rappelle Louis-Marie Jacquelin, responsable stockage d'énergie d'ENEA consulting, ajoutant qu'"aujourd'hui la Vieille Europe s'y intéresse pour gérer les énergies intermittentes".

Pour cela, la STEP semble la mieux armée. Un constat partagé par Christian Ngô, qui juge que "pour le stockage de grande capacité, l'eau est la solution", et par Régis Hourdouillie, directeur projets démonstrateurs smart grid chez Alstom Grid, qui souligne qu'"il n'y a pas beaucoup de technologie aussi performante".

Le seul concurrent est le stockage d'air comprimé dans des cavités souterraines, mais la technologie pâtit d'un faible rendement du fait des déperditions thermiques liéées à la compression et la détente du gaz.

La France compte d'ailleurs 5 gigawatts (GW) de puissance de STEP sur un total mondial de 120 GW, rappelle Axel Strang, chargé de mission filières vertes à la Direction générale de l'énergie et du climat (DGEC) du ministère de l'Ecologie.

Le véhicule électrique, une solution d'appoint

Les voitures électriques pour leur part apporteront un stockage d'appoint limitant la consommation de pointe des ménages équipés. Il ne s'agit cependant pas d'une solution miracle, car "une chose est sûre : il y a une limite physique, notamment la barrière électro-chimique des batteries, et on ne stockera pas 1.000 fois plus d'électricité qu'on en stocke aujourd'hui", prévient Christian Ngô.

Jérôme Perrin, pilote du DAS système de stockage de l'énergie au sein de Mov'eo, illustre la place de la voiture expliquant que Nissan a avancé de deux ans la commercialisation au Japon de chargeurs bidirectionnels afin d'utiliser les batteries d'une voiture électrique comme source d'énergie lors des coupures. "C'est l'effet Fukushima", explique-t-il, évoquant l'arrêt de nombreux réacteurs nucléaires.

Reste à "répondre à deux défis", explique-t-il, et en particulier l'amélioration du contenu énergétique des batteries. De même, des progrès doivent être réalisés en matière de robustesse et notamment s'agissant du vieillissement et des cycles de recharge à forte puissance.

Des intérêts parfois opposés

Quant à l'intérêt affiché pour le stockage, le représentant de la DGEC souligne qu'il diverge sensiblement selon les acteurs. Pour les producteurs, l'objectif est l'amélioration de la rentabilité en revendant au mieux l'électricité produite. Pour le gestionnaire de réseau, il s'agit d'assurer l'équilibre du réseau.

Un constat similaire est formulé par Louis-Marie Jacquelin qui déplore qu'"aujourd'hui les producteurs de renouvelable intermittent n'ont aucun intérêt à stocker". Et de lister : ils sont prioritaires pour l'accès au réseau, le stockage est un surcoût non rémunéré, et la fiscalité, notamment le tarif d'utilisation du réseau public (Turp), impose une double imposition sur l'électricité stockée…

Vers un statut de stockeur ?

Des problèmes qui soulèvent la question d'un statut spécifique pour l'activité de stockage d'électricité. "Pourquoi pas", avance le représentant de la DGEC, "mais encore faut-il qu'un modèle économique émerge, et pour l'instant on n'en est qu'au stade des expérimentations".

Actuellement, deux modèles opposés existent. Au Japon ou en Californie, explique Axel Strang, les parcs éoliens ont l'obligation de stocker l'électricité pour fournir une puissance continue. Ce modèle règle le problème en imposant aux producteurs d'électricité intermittente la fourniture, à leur frais, d'une électricité de base. A l'opposé, en France ou en Espagne, le problème de l'intermittente est géré grâce à une anticipation de la production éolienne et photovoltaïque quasiment en temps réel. Ici, le gestionnaire de réseau prend à sa charge le problème et a moins recours au stockage.

"Où placer le curseur ?", s'interroge l'expert de la DGEC qui explique que "toute la difficulté est de trouver la chaîne de valeur qui convient".

Ne pas trop tarder

Enfin, reste la question du calendrier. Les intervenants s'accordent pour dire que le développement des capacités de stockage dépend de la vitesse de progression des renouvelables dans le mix électrique.

Selon Louis-Marie Jacquelin, RTE peut d'ores et déjà intégrer jusqu'à 20 GW de capacités de production intermittentes d'ici 2020. Avec un développement potentiel de 6 GW d'éolien offshore, si le deuxième appel d'offres est effectivement lancé, "on peut voir venir", estime le consultant. Cependant, il ne s'agit pas d'attendre passivement prévient-il, car "on ne construit pas une STEP ou une ligne haute tension en six mois".

D'autant plus que les événements récents modifient la situation selon Axel Strang, qui juge que "la fin du nucléaire allemand accélère la donne". Le représentant de la DGEC rapporte ainsi que RTE travaille à de nouveaux scénarios d'équilibre du réseau qui évaluent de potentiels nouveaux besoins de stockage en tenant compte de l'abandon de l'atome en Allemagne. Cependant, il se veut rassurant et rappelle que le déficit des exportations françaises au regard des importations depuis l'Allemagne s'explique par des arbitrages financiers : si EDF préfère importer de l'électricité lors des hyperpointes hivernales plutôt que d'allumer des centrales flammes, c'est dans un but de rentabilité.

Réactions6 réactions à cet article

 

Expliquez moi, physiquement il faut que la production et la consommation d'électricité sur un même réseau soit équilibrée.
A partir de là pourquoi faut il se borner a lisser la production alors que la consommation elle varie a chaque instant ?
Vouloir toujours aller vers la maitrise de la production ce n'est pas cette solution qui nous a fait mettre une puissance de chauffage électrique très importante pour que les centrales nucléaires tournent la nuit ?
Ce n'est pas ce même raisonnement qui anéanti toute idée de sortir du système centralisé ?

chocard | 30 septembre 2011 à 16h21
 
 

Il aurait été intéressant de commenter la dernière phrase de votre article : de quelle rentabilité parle-t-on ici ?
3 solutions existent pour passer les pointes : importer, produire plus et effacer. Parmi toutes celles-ci, vous ne mentionnez pas la plus écologique et économique, à savoir l'effacement. A titre d'information, le plafond de prix du produit « pointe » sur EPEX Spot Auction est fixé à 3000 €/MWh et a été atteint le 19 octobre 2009. En 2010, les importations de gaz ont représenté 9,7 milliards d’euros, soit 22% du déficit commercial. Pour comparaison, le MWh effacé est valorisé entre 200 et 300 euros dans l'appel d'offre de RTE.
Il est donc 10 fois moins coûteux recourir à l’effacement que d’importer de l’énergie, souvent très carbonée. Inutile de mentionner aussi les investissements évités grâce à l'effacement sur les réseaux et sur l'augmentation de capacité pour justifier encore davantage le recours à l'effacement.

Antonin Briard | 03 octobre 2011 à 10h07
 
 

ENFIN !
L'humanité n'a pu se developper que lorsqu'elle a su stocker la nourriture. Le developpement des ENR et surtout des "smart grids" n'aura un sens pour la protection de l'environement que lorsqu'on saura stocker l'énergie dans des conditions de rendement et de cout d'investissement acceptables.
Il est tres regrettable que les ecologistes qui poussent au developpement des ENR fonction du climat aient complètement negligé l'importance du stockage, en rêvant sur les compensations d'une region à l'autre. Les specialistes s'inquiètent depuis longtemps de ce problème, (voir les comptes rendus des congres scientifique specialisées). A quoi est du cet oubli de la part des medias ? Je pense en grande partie du aux manque de culture scientifique des journalistes et des hommes politiques en France. Faites un test aupres des jeunes qui sortent des ecoles de journalisme, de SciencePo ou de l'ENA sur des questions simples concernant les difference entre puissance et energie : le resultat est affligeant.
Heureusement on commence à se rendre compte que quand il y a un anticyclone, un climat hivernal, il faut stocker l'energie produite par les ENR fonction du climat. Le stockage de l'energie electrique est un defis majeur. Aujourd'hui seuls les STEP apportent une reponse, très limitée par les sites, (les solutions chimiques batteries ou autres sont trop couteuses) Esperons que demain les solutions a air comprimé, ou autres, sur lesquelles beaucoup travaillent deboucheront.

FLEURENT | 03 octobre 2011 à 10h25
 
 

Effacer ??? Bonne idée, on met quoi ? On fait quoi quand il n'y a plus d'électricité ? Les usines s'arrêtent, l'éclairage s'éteint.
L'effacement est nécessaire en période de travail, quand il fait froid et sombre. Rarement un dimanche de juillet à minuit.
Effacer, pourquoi pas ? Le tout est que tout soit bien claire...même en période d'effacement.
Effacer ? On a connu dans les années quarante...

micocharly | 03 octobre 2011 à 10h42
 
 

Je suis d'accord avec chocard, l'effacement est bien la meilleure solution a deux points de vue : économique et écologique. Économique parce que cela nous évite d'importer de l'électricité fortement carboné a des prix exorbitant ou d'allumer nos centrales a base de fossile très réactive par ailleurs, mais aussi et surtout couteuses (et de plus en plus car le prix du gaz et du fioul et du charbon va grimper a moyen long terme, c'est sur, c'est mathématiquement physique), voire plus couteuses que le nucléaire qui sert de base.
Les compteurs linky pourront servir a çà ! RTE pourra écorner la pointe de consommation a 19h et a 23h en hiver, ce qui fera économiser des sous et aussi équilibrera le réseau. Vive le smart grid ! Alors évidemment il y a des polémiques sur les services payants fournis par ce système, mais l'objectif n'est pas que l'utilisateur final soit le principal bénéficiaire...C'est sans doute dommage, mais dans un contexte ou nous semblons nous orienter vers une sortie du nucléaire, n'est il pas plus raisonnable de consommer moins tout en développant les nouvelles ENRs ?
@micoharly
il ne s'agit pas de couper l'électricité, mais de réduire la puissance pour que certains usages soient mieux répartis ! le pic de 19h est du a l'arrivée dans les leurs foyers après le travail des français, celui de 23h a l'électroménager essentiellement (lave vaisselle, machine a laver, sèche linge, chauffe eau ..etc).Si RTE peut décaler et étaler le pic, cela coutera moins cher en impor

AtomicBoy44 | 04 octobre 2011 à 00h30
 
 

ok pour les STEP (qui servent des aujourd'hui de stockage), mais leur capacité reste limité à priori.

Pourquoi cet article n'évoque-t-il pas la méthanation, production de méthane grâce à de l'hydrogène d'électrolyse et du Co2 de récupération ?
Jetez donc un coup d’œil au travail des negawatt, ils se sont suffisamment penchés sur la question pour avoir un avis pertinent !

moadefre | 06 octobre 2011 à 09h49
 
 

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