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Le stockage ou comment accroître la flexibilité du système électrique

Stockage d'électricité : un développement sous contraintes Actu-Environnement.com - Publié le 03/11/2014

La France souhaite devenir leader dans les technologies de stockage. Avec le développement des ENR et des usages électriques, ces solutions permettront, combinées avec un meilleur pilotage de l'offre et de la demande, de faciliter la gestion du réseau.

Stockage d'électricité : un...  |    |  Chapitre 1 / 6
Environnement & Technique N°341 Ce dossier a été publié dans la revue Environnement & Technique n°341
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La ministre de l'Ecologie, Ségolène Royal, tout comme l'ancien ministre de l'Economie, Arnaud Montebourg, n'ont cessé de le marteler : la France doit devenir leader dans le domaine du stockage de l'énergie. Ce saut technologique est présenté comme indispensable pour faire évoluer les mix énergétiques.

La commission Innovation 2030, dans un rapport remis en octobre 2013 au Président de la République, estime en effet que "le développement des énergies renouvelables, pour la plupart intermittentes, l'optimisation de la production électrique et le développement de la portabilité nécessitent des innovations de rupture dans les systèmes de stockage". Et d'ajouter : "C'est un élément indispensable de la réussite de toute transition énergétique". De nombreuses entreprises françaises l'ont compris et ont lancé des projets de recherche et de démonstration.

Mais seul, le stockage ne réussira pas à répondre à toutes les problématiques auxquelles devront faire face les réseaux de demain. Il devra être combiné avec d'autres solutions, afin de maintenir un équilibre entre l'offre et la demande d'électricité. Le coût de ces différentes solutions, et les signaux-prix qui seront envoyés, seront déterminants dans le choix des solutions mises en œuvre.

Un système électrique de plus en plus complexe

Jusque récemment, le gestionnaire du réseau de transport de l'électricité RTE devait gérer l'équilibre offre-demande, à partir d'un système électrique relativement centralisé. Pour schématiser, celui-ci reposait sur de gros moyens de production nucléaires, auxquels étaient ajoutés des moyens hydrauliques et thermiques pour assurer la flexibilité et couvrir les pics de consommation.

L'essor des énergies renouvelables et la diversification des usages électriques ont complexifié la donne. Depuis une décennie, en effet, les lieux de production d'électricité se sont démultipliés et les énergies renouvelables ont introduit une nouveauté : l'intermittence de la production. Parallèlement, les usages de l'électricité se sont multipliés (cuisine, multimédia et bientôt véhicules rechargeables…).

Résultat : les gestionnaires de réseau, qu'il soit national ou local, devront gérer de nombreuses intermittences. D'abord, la consommation d'électricité varie au cours de la journée (avec des pics de puissance le matin et le soir), au cours de la semaine (demande plus importante les jours ouvrés que le week-end) et au cours de l'année (variabilité saisonnière et météorologique). Ainsi, les différences entre les creux et les pics de consommation augmentent chaque année davantage, en partie à cause de la thermosensibilité du système français.

Face à cette demande variable, l'offre électrique tend à devenir elle aussi moins stable, avec le développement des énergies renouvelables. Le projet de loi de transition énergétique prévoit qu'à l'horizon 2025, le nucléaire ne représente plus que 50% de la production électrique (contre 75% aujourd'hui) et que les énergies renouvelables (éolien, photovoltaïque et hydraulique) atteignent 40% de cette production. Il faudra donc conjuguer avec une production variable, tant à l'échelle infra-journalière que saisonnière. Pour maintenir l'équilibre entre l'offre et la demande, de nouveaux outils doivent être déployés afin d'agir à la fois sur la production et sur la demande d'électricité.

Faciliter l'intégration des énergies intermittentes

A termes, un déploiement important des énergies renouvelables sur l'ensemble du territoire devrait permettre de lisser l'offre. On parle alors de foisonnement : les différentes énergies déployées et leur lieu d'implantation les rendront complémentaires. La France bénéficie, par exemple, de trois régimes de vents différents, au nord, à l'ouest et au sud, ce qui permet d'atténuer les irrégularités de production dans l'éolien. Le développement des interconnexions à l'échelle européenne devrait également permettre davantage de flexibilité, en jouant sur la complémentarité des parcs de production européens.

Il faudra cependant améliorer la prévisibilité des énergies intermittentes, au pas horaire notamment, afin de pouvoir piloter leur production. En Espagne ou au Portugal par exemple, certaines éoliennes peuvent être mises à l'arrêt lorsque la demande est faible.

 
Quels besoins de stockage en France ? Dans un scénario s'inspirant du mix électrique inscrit dans le projet de loi de transition énergétique à horizon 2025 (37,6 GW de capacité nucléaire, 27,6 GW d'éolien terrestre, 9 GW d'éolien en mer, 24,1 GW de photovoltaïque et 3 GW d'hydrolien), RTE estime que la France aurait besoin de développer 2 GW de "stockage de masse". Pour l'heure, les capacités françaises représentent 4,3 GW pour les stations de transfert d'énergie par pompage (Step) et 13 GW pour l'hydraulique avec réservoir.

Dans ce scénario, les moyens de pointe de production et d'effacement représenteraient 11,4 GW. La capacité totale d'import en hiver (interconnexions) serait de 24 GW, contre 9 GW aujourd'hui.

RTE table sur une consommation électrique stable : malgré des efforts d'efficacité énergétique dans le bâtiment et l'industrie, les usages se multiplient (véhicules électriques, électroménager, domotique…).
 
Dans ce contexte, le stockage apparaît comme un maillon supplémentaire pour accroître la flexibilité de la production, à de courtes échelles de temps (transferts d'énergie à l'échelle de la journée ou de la semaine) ou à des échelles plus longues (stockage saisonnier). Cependant, estime RTE, le stockage ne pourra agir seul : "A l'échelle du système électrique français, un déploiement massif de l'éolien pourrait susciter des besoins de plusieurs térawatt heures (…) ; avec un déploiement massif du photovoltaïque, la production d'une journée très ensoleillée d'été pourrait dépasser la consommation d'une période de 24h". Les excédents de production nécessiteraient alors plusieurs térawatt heures de stockage…

Adapter la consommation à la production

Une autre variable devra donc être activée : la demande. Alors que jusque-là, le parc de production s'adaptait à la consommation, il faudra désormais davantage adapter la demande à l'offre. Si tous les usages ne sont pas flexibles, il est néanmoins possible de reporter certaines consommations dans le temps.

L'effacement de consommation permet ainsi, ponctuellement, d'interrompre ou de réduire la consommation de certains acteurs (industriels mais aussi particuliers). Alors que le gisement d'effacement atteignait 6 GW en 1996, il ne représente plus que 2,1 GW en 2013… Il devrait cependant être relancé avec la création en 2016 d'un marché de capacité. A condition que le système mis en place favorise l'offre d'effacement plutôt que l'offre de moyens de production de pointe.

Avec cette complexification du système, un nouvel acteur devrait faire son apparition dans les années à venir : l'agrégateur. Intermédiaire entre le système électrique et les utilisateurs, son rôle sera de mettre en adéquation l'offre et la demande de manière instantanée et décentralisée, en disposant d'un portefeuille d'usages à effacer (chauffage, climatisation…) et/ou de moyens de production et de stockage.

Sophie Fabrégat

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Réactions5 réactions à cet article

 

Le stockage est fort intéressant. Cependant, dès à présent il convient d'engager la rénovation thermique de tous les bâtiments publics et privés, afin d'en réduire la consommation énergétique.

rigal82 | 19 novembre 2014 à 13h57
 
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L'article donne l'impression d'un sujet bien dominé bien traité. Merci à Sophie Fabrégat ! Cependant, et en dehors du fait que cette régulation entre demande et offre est du domaine du rêve, je n'ai pas trouvé un seul mot ou une seule idée justifiant le titre de l'article «stockage ou...» A défaut de pouvoir stocker de l'énergie électrique (sauf au moyen de batteries lourdes et gigantesques) on peut penser à stocker d'autres produits grâce à une énergie surabondante à certains moments. C'est le cas du pompage d'eaux (souterraine ou autre) dans des barrages dès que l'on aura réussi à faire taire les écolos, ou bien encore de l'air comprimé que l'on restitue au fur à mesure des besoins. Il y a là quand même un peu de grain à moudre commue disait un ancien syndicaliste même si ce n'est pas la panacée. Paul Chérel

Chérel Paul | 19 novembre 2014 à 14h06
 
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Que de vœux pieux, une solution : ne consommer que lorsqu'il y a du soleil ou du vent , bien sur tous les consommateurs sont d'accord surtout ceux qui rentrent du travail de nuit en plein hiver .
Les solutions techniques existent et certaines sont listées ici, mais un aspect fondamental est absent : le cout et qui devra payer ce service supplémentaire. L'origine du besoin étant lié aux énergies intermittentes, c'est à elles de payer ce surcout et comme elles sont largement subventionnées , cela va encore accroitre la CSPE !!!
Une affirmation est également battue en brèche,le foisonnement européen est du second ordre et les interconnections ne serviront à pratiquement rien car tout le solaire arrive sur le marché en même temps et pour l'éolien c'est pratiquement identique ( cf le constat de JP Hulot -SLC- sur 2 ans d'ENR européen) .
Tout cela ne réduit pas nos émissions de GES, ni via le pétrole ni via le gaz ; alors pourquoi réduire le nucléaire qui répond aux besoins des consommateurs pour une énergie qui n'y répond pas ? et à cout élevé sans parler du stockage ...donc.

hydro73 | 19 novembre 2014 à 14h40
 
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oui bien sur ,dite combien coûte le traitement de déchets du nucléaire depuis plus de 30 ans , et parfois dans certain cite son entreposer certain déchets qui attende d’être traiter ,par le manque d’infrastructure alors on les envois a ailleurs et combien sa coûte sa aussi ! il faut arrêtez de nous prendre pour des bisous n'ours,et puis d'autre nation sont et développe des brevets de stockages avec une réussite de recherche fonctionnel et nous par ce que on as le nucléaire on dois attendre,allô quoi! de plus dans les 5 ANS la pyramide des ages de ceux qui ont développer ses compétences de maîtrise et technique vont partir a la retraite ET SA VAS nous posez un vrais problème ,alors oui le nucléaire externalise et qui en profite ! le coût de ses prestation a été multiplier par 3 ,ALORS OUI as UN MIXE AVEC UNE DIMENSION EURO-MÉDITERRANÉENNE ET SA SES as NOTRE PORTER? ARRÊTONS! et de plus écotechnologie nous donne la chance de rentrer par la grande porte ,nous somme a la porter de ce nouveau monde que les politiques fasse leur bouleau qu'il nous donne des perspectives et des règles de lois qui nous permette de développer vraiment ses énergies, et non pas qu'il nous pondent une lois puis une autre qui la rend caduc,et ainsi de suite ,,,le monde ais entrain de changer,tous bouge regarder juste depuis 10 ans qu'elle progrès porte la fonctionnalité de la mobilité (technique )et l’énergie et sont alpha ,bon je m’arrête la

kherkher | 19 novembre 2014 à 18h51
 
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pourquoi EDF ne veut pas rétablir le tarif EJP adapté à la consommation actuelle?

jeanmaco | 19 novembre 2014 à 20h43
 
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