Stockage d'énergie : la compétitivité déterminera leur place parmi les autres solutions de flexibilité

Une étude publiée par la Commission européenne évalue les besoins en flexibilité des systèmes énergétiques décarbonés. Batteries et électrolyseurs auront un rôle important, à moins que d'autres solutions de flexibilité ne soient plus compétitives.

Décarboner l'économie européenne à 80 ou 100 % engendrera une forte électrification de certains usages (industrie, chauffage, transports...), analyse une étude publiée par la Commission européenne le 8 mai. De fait, le système énergétique s'appuiera davantage sur les énergies renouvelables, augmentant les besoins en flexibilité à toutes les échelles de temps (heure, semaine, saison).

Aujourd'hui, différentes solutions permettent d'assurer la flexibilité des systèmes énergétiques : les réseaux et leur interopérabilité, la maîtrise de la demande, le foisonnement des technologies et de leur implantation, et enfin le stockage. L'étude dresse un état des lieux des solutions de stockage déployées au sein de l'Union européenne, des besoins futurs et de leur place parmi les autres solutions de flexibilité demain. « Il est essentiel de comprendre quelles technologies sont les plus susceptibles d'avoir un rôle important à jouer à l'avenir, pour détecter les obstacles potentiels à leur développement (réglementation, absence de programmes d'innovation, etc.), et enfin proposer un cadre réglementaire et des actions politiques pour permettre aux solutions de flexibilité nécessaires de pénétrer le marché ».

En 2030, 108 GW de Step et de batteries

Aujourd'hui, la solution la plus largement déployée à l'échelle européenne repose sur les stations de transfert d'énergie par pompage (STEP), qui permettent un stockage allant de quelques heures à plusieurs mois. Plus récemment, la chute du prix des batteries lithium-ion a permis une multiplication des projets, notamment au Royaume-Uni, en Allemagne et, dans une moindre mesure, en Irlande. Cependant, les données actuelles sur le stockage sont incomplètes. L'étude recommande donc, en premier lieu, la mise en place d'un suivi des installations de stockage au niveau des États membres et à l'échelle européenne.

D'ici 2030, les besoins en flexibilité devraient être assurés par les réseaux électriques et les centrales de production conventionnelles. Une flexibilité au quotidien sera également nécessaire, assurée par les Step et des systèmes de batteries, à hauteur de 108 GW pour l'UE-28. « À l'horizon 2030, les électrolyseurs ne semblent pas compétitifs pour assurer la flexibilité du système d'alimentation. Cependant, si un déploiement d'électrolyseurs devait se matérialiser déjà en 2030 (par exemple, entraînés par une électrification indirecte dans les secteurs de l'industrie ou du chauffage), ils pourraient offrir une flexibilité à toutes les échelles de temps », note l'étude.

550 GW de production d'hydrogène en 2050 ?

En revanche, d'ici 2050, le système énergétique devra s'appuyer sur la production d'hydrogène décarboné, produit à partir d'électricité éolienne et photovoltaïque. « Environ 550 GW d'électrolyseurs seraient nécessaires dans nos différents scénarios 2050 ».

À cet horizon, les besoins en Step seront plus faibles qu'en 2030. Mais le coût des électrolyseurs en 2050 détermineront leur compétitivité face aux Step et aux batteries. Dans l'hypothèse de coûts élevés, les besoins de stockage par Step et batteries passeront de 50 à 73 GW.

Cependant, le développement d'autres solutions de flexibilité pourrait changer la donne en matière de besoins en stockage. Le déploiement de véhicules électriques utilisant des stratégies de recharge intelligentes et le chauffage des locaux combiné avec un stockage thermique à court terme, permettront également de fournir quotidiennement une flexibilité au système, estime l'étude. Ainsi, les solutions de maîtrise de la demande pourraient fournir une partie des besoins de flexibilité au quotidien. En 2030, une utilisation optimale de la flexibilité des véhicules électriques et du chauffage pourrait réduire de moitié le besoin en batteries stationnaires (34 GW contre 67 GW).

La flexibilité de la demande en hydrogène sera également nécessaire en 2050. Dans le cas contraire, des investissements supplémentaires dans des usines de méthanisation seront nécessaires.

Des cadres réglementaires et économiques sont nécessaires

L'étude recommande de lever certains obstacles à la rentabilité et à l'émergence des solutions de stockage. À court terme, les décideurs devront créer les conditions favorables et des règles du jeu équitables pour le stockage afin de couvrir les coûts et les risques liés au déploiement de ces solutions. Marchés de services systèmes, mécanismes de capacité, rémunération, devront valoriser les externalités positives apportées par le stockage, comme la flexibilité et la stabilité du système, ainsi que les avantages environnementaux, estime l'étude. Les frais de réseau et les règles fiscales devront également être adaptés. De nombreux pays appliquent encore une double imposition des tarifs de réseau (charge et décharge), déplore l'étude.Par ailleurs, « les États membres devraient favoriser des prix de l'électricité et des tarifs d'utilisation des réseaux dynamiques pour accroître la réactivité des consommateurs et le développement du stockage domestique, y compris via les véhicules électriques ».

Un cadre juridique stable et clair devra être mis en place à l'échelle nationale. « Une définition appropriée du stockage est fournie dans la nouvelle directive sur l'électricité. Mais, à l'heure actuelle, la plupart des États membres n'ont pas encore de définition cohérente du stockage ».

Chaque État devrait également élaborer une stratégie nationale, basée sur une évaluation des besoins de flexibilité et fixant des objectifs et un calendrier.

Enfin, les questions de la durée de vie effective et du recyclage des batteries devront être approfondies, ainsi que celles de l'accès aux données.