Le stockage d'énergie stimule l'ingéniosité française

Eolien photovoltaïque © Kuebi - Wikimedia CC

Stockage d'électricité, de chaleur ou de force mécanique, les formes varient mais cherchent toutes à répondre aux challenges posés par l'intermittence des énergies nouvelles et leur désynchronisation par rapport aux pics de consommation. Tour d'horizon des solutions en cours de développement en France, présentées dans le cadre d'Innov'Eco.

La part croissante des énergies renouvelables dans le mix français implique un développement concomitant des solutions de stockage adaptées. Selon l'Irena (International renewable energy agency), si les EnR atteignaient un taux de pénétration de 45 % à l'horizon de 2030, les besoins mondiaux se monteraient à 150 GW de stockage par batteries et à 325 GW de stockage par stations de pompage. L'émergence de nouvelles technologies, améliorant le rendement des solutions actuelles, est donc une anticipation nécessaire des besoins futurs. Bernard Tardieu, de l'Académie des Technologies, expose : "Le stockage est une quantité d'énergie, c'est-à-dire une puissance multipliée par un temps. Et la vraie constante est le temps : plus on souhaite conserver l'énergie longtemps, plus c'est difficile". Pour preuve, les technologies actuelles offrent des autonomies relativement faibles.

Conserver et transformer la chaleur

Le stockage d'électricité sous forme de chaleur, dans le cadre d'un système thermodynamique, permet par exemple de décaler de 4 ou 5 heures le pic de consommation vers un moment déterminé à l'avance. En France, les seuls cumulus d'eau chaude représentent, à eux seuls, 3 GW de puissance et une réserve de 28 TWh, soit 10 % de l'ensemble des consommations du bâtiment dans le pays. La société Eco Tech Ceram, développe donc des solutions céramiques avancées permettant de conserver de la chaleur provenant par exemple de centrales solaires thermiques (à concentration). "Notre cible prioritaire est l'industrie lourde, qui produit des déchets inorganiques susceptibles de devenir la matière première secondaire (MPSI) de notre matériau de stockage", explique son fondateur, Antoine Meffre. Car les systèmes seront de taille imposante : "Pour stocker 1 MWh, il faut 18 tonnes de matériau avec une différence de température de 200 °C", précise l'ingénieur. Les matériaux développés par la startup s'avèrent ainsi plus performants que les sels fondus ou les céramiques réfractaires conventionnelles, en termes de plage de températures ou d'impact environnemental.

L'air comprimé, solution idéale ?

Autre solution, le stockage sous forme de force mécanique, tels les volants d'inertie ou les stations de pompage (Step). Une autre jeune entreprise, Airthium, propose d'utiliser de l'air comprimé, car le gaz ne présente aucun danger environnemental (contrairement à un stockage d'hydrogène). En revanche, les solutions classiques connaissent des problèmes liés à l'échauffement du gaz en compression, et à son refroidissement lors de sa détente, qui pénalisent le rendement puisque l'énergie se dissipe. "Notre système de compresseur limite ces déperditions et notre rendement atteint les 70 %. De plus, il a très peu de parties en mouvement, ce qui garantit une longue durée de vie, supérieure à 25 ans", annonce Andrei Klochko. Et contrairement au stockage d'énergie sous forme de chaleur à haute température, d'échelle industrielle, l'air comprimé peut être conservé dans des bouteilles qui placent le coût à environ 200 €/kWh, ce qui en fait une solution déjà presque compétitive. A une toute autre dimension, l'utilisation de cavités salines permettrait d'abaisser le prix à 50 €/kWh de capacité. Le scientifique espère concrétiser son idée en 2017. "La limite inférieure sera de 20 kW minimum, et la solution s'adressera donc aux immeubles plutôt qu'au particuliers", précise-t-il.