Le nouveau défi de la transition énergétique : Stocker l’électricité

32% d’énergie renouvelable pour 2030 en Europe c’est l’objectif fixé par la commission européenne en Juin 2018. Le souhait d’une énergie plus propre pour l’Europe est donc bien présent. Cependant certains pays comme l’Allemagne visent les 50 à 60% d’énergie renouvelable d’ici 2030. Alors pourquoi ne pas être aussi ambitieux ?

L’une des raisons, parmi d’autres, à cette directive est que le stockage de l’énergie électrique en masse n’est pas encore économiquement et technologiquement viable.  

Pourquoi le stockage de l’électricité est si important pour notre transition énergétique?

L’explication est simple : La production d’électricité renouvelable ne peut se faire en continue comme le font les centrales nucléaires qui produisent jours et nuit la même quantité d’électricité (ce qui représente, en France, environ 70% de la production d’électricité).

La production d’énergie verte comme l’éolien ou le photovoltaïque est dite « intermittente », c’est à dire qu’elle dépend de nombreux facteurs géographiques, saisonniers, des régimes de vent, de la nuit et du jour. Utiliser uniquement ces technologies provoquerait des fluctuations importantes de la production électrique qui ne seraient pas forcément en phase avec notre consommation. Si ces pics de production dépassaient notre consommation ils seraient alors perdus et inversement.

L’objectif est donc de pouvoir stocker l’excédent d’électricité et de la redistribuer au moment de la journée où la production est inférieure à la consommation.

C’est, par exemple, dans cette optique que le groupe EDF a annoncé en Mars 2018 un plan de stockage électrique de 10GW d’ici 2035 dans le monde. Soit un investissement de 8 milliards d’euros pour accompagner la transition.

Mais alors, quels sont les principales solutions de stockage existantes ?

Les STEP (Station de Transfert d’Énergie par Pompage) sont les solutions les plus efficaces en matière de stockage d’électricité. En 2012, cette technologie couvrait 99% du stockage électrique Français. Les STEP sont des stations de pompage permettant de faire remonter l’eau au-dessus d’un barrage lors des heures creuses où la consommation est au plus bas et la moins cher (principalement la nuit) pour ensuite la redistribuer dans les turbines lors des pics de consommation d’électricité.

Photo by Jacek Dylag

Il existe bien sûr d’autres méthodes à fort volumes de stockage comme le CAES (stockage par air comprimé), ou encore le stockage par volant d’inertie mais ces derniers restent encore marginaux dans l’équilibrage du mix électrique Français.

Et quels sont les solutions d’avenir ?

… Les batteries ?

Les batteries Lithium sont au centre de l’attention et font l’objet de nombreuses recherches. Mais il est actuellement inenvisageable d’utiliser ces batteries pour stocker massivement notre électricité. La principale raison est que le lithium est une matière rare et très polluante à extraire. Hervé Desvaux (chercheur au CEA) estime qu’il faudrait disposer de 360.000 tonnes de lithium pour stocker deux jours de consommation électrique française. Or la production mondiale annuelle de lithium n’excède pas les 40.000 tonnes.

D’autres technologies de batteries moins polluantes commencent à émerger comme les batteries au sodium. Ces batteries, très prometteuses du fait de leur composition, (le sodium se trouve quasiment partout) sont encore au stade de l’expérimentation. Et même si elles venaient à se démocratiser ces batteries comme celles au lithium n’auront pas une densité énergétique suffisamment forte pour stocker de l’électricité massivement.

… L’hydrogène ?

Reste enfin un élément chimique prometteur : L’hydrogène. Cet élément est omniprésent dans la nature. Et notamment dans l’eau où on le trouve sous la forme d’un atome d’oxygène et de deux atomes d’hydrogène.

L’hydrogène peut être produit par un procédé appelé électrolyse de l’eau qui ne rejette aucun gaz à effet de serre. En faisant passer du courant électrique dans l’eau nous pouvons décomposer l’eau en ces éléments : d’un côté l’oxygène et de l’autre les atomes d’hydrogène. En mélangeant ces deux gaz dans une pile à combustible on obtient de l’électricité et de l’eau.

Cependant l’hydrogène a aussi ses défauts. Il est difficilement stockable sous sa forme de gaz car extrêmement petit (C’est le plus petit élément connu à ce jours). Et de plus, les piles à combustible, qui permettent de transformer l’hydrogène en électricité, contiennent un matériau aussi rare et cher que l’or : le platine.

Des ingénieurs cherchent donc à résoudre ces problèmes tout en gardant une logique de rationalisation économique. Des solutions sont en phase d’experimentation et nous laisse espérer un bel avenir à l’utilisation de l’hydrogène dans le stockage massif d’électricité.