Quel système permet le stockage d'énergie à long terme ?
L'intégration croissante des énergies renouvelables au réseau électrique, qui accroît la production d'électricité à partir de sources durables et à faible émission de carbone, stimule fortement la demande en stockage d'énergie à différentes échelles afin de garantir la fiabilité de l'approvisionnement, la sécurité du réseau et la réduction des coûts. Cet article examine divers systèmes et formes de stockage d'énergie à long terme, en analysant leurs avantages et leurs inconvénients et en évaluant leur viabilité commerciale.
1. Qu'est-ce que le stockage d'énergie à long terme ?
Le stockage d'énergie à long terme (LTES), également appelé stockage d'énergie de longue durée (LDES), est un système de stockage d'énergie capable d'effectuer des cycles de charge et de décharge sur plusieurs jours, mois, voire saisons, à l'instar des systèmes de stockage d'énergie classiques. Il permet ainsi d'utiliser l'électricité produite à partir de sources renouvelables lorsque la production est faible. Ce stockage peut se présenter sous différentes formes : chimique, thermique, mécanique ou électrochimique.
Il n'existe pas de définition unique du stockage d'énergie de longue durée (SELD) au sein de la communauté énergétique. On s'accorde généralement à dire que le stockage de longue durée se situe entre 8 et 12 heures. Par opposition au SELD, le stockage de courte durée (SCD) désigne une technologie dont la durée d'utilisation est de 4 heures ou moins.
2. Pourquoi avons-nous besoin d'un stockage d'énergie à long terme ?
Le 28 avril 2025, l'Espagne et le Portugal ont subi la panne d'électricité nationale la plus grave depuis près de 20 ans. 50 millions de personnes ont été plongées dans le noir, la circulation a été paralysée et les soins médicaux ont été suspendus. Cette coupure de courant de près de 20 heures a non seulement mis en lumière les profondes contradictions de la transition énergétique espagnole, mais a également sonné l'alarme quant au développement mondial des énergies renouvelables.
Cette panne de courant est due à la combinaison de défaillances techniques, d'une forte proportion d'énergies renouvelables et de conditions météorologiques extrêmes. Les faiblesses du réseau électrique espagnol, telles que l'insuffisance des capacités de stockage d'énergie et la fragilité des interconnexions, ont été mises en évidence par les fortes chaleurs et les fluctuations de la production d'énergies renouvelables.
Le stockage d'énergie à long terme sera nécessaire pour pallier les fluctuations de la production d'énergie renouvelable dues aux conditions météorologiques ou à d'autres perturbations. Parallèlement, la transition énergétique vers la décarbonation rend le stockage de longue durée indispensable. L'énergie solaire et éolienne étant en tête des nouveaux projets de production d'électricité (70 % aux États-Unis en 2024), leurs fluctuations mettent les réseaux à rude épreuve. Ce phénomène est particulièrement visible dans les régions à forte pénétration comme les États-Unis, l'Allemagne et l'Australie-Méridionale. L'Australie reconnaît ce besoin.limiter les subventions aux stockages d'une durée supérieure à 4 heures pour favoriser l'adoption.
3. Lequel assure le stockage d'énergie à long terme ?
Il existe essentiellement 10 types de technologies de stockage d'énergie : stockage d'énergie par gravité, supercondensateurs, stockage d'énergie par hydrogène, stockage d'énergie par volant d'inertie, batteries à flux, stockage d'énergie par air comprimé, batteries au plomb-acide, batteries lithium-ion et centrales hydroélectriques à pompage-turbinage.
Nous avons recensé ici, sans ordre particulier, les types de stockage d'énergie à long terme les plus prometteurs.
3.1 Centrale hydroélectrique à stockage par pompage
Le stockage hydroélectrique par pompage est actuellement le mode de stockage d'énergie à long terme le plus important. L'eau est pompée vers une altitude plus élevée pendant les périodes de faible demande, puis relâchée pour produire de l'électricité lors des pics de consommation. Son rendement global se situe entre 70 % et 85 %. Cependant, la durée de construction est d'environ 6 à 8 ans et est fortement contrainte par les conditions géographiques.
3.2 Stockage de l'énergie hydrogène
Comparé aux autres méthodes de stockage d'énergie, le stockage de l'hydrogène présente des avantages considérables en termes d'énergie, de temps et d'espace, et joue un rôle important dans le stockage d'énergie de longue durée. Durant les heures creuses, le surplus d'électricité produit peut être utilisé pour l'électrolyse de l'eau afin de produire de l'hydrogène, lequel peut être stocké ou utilisé par des industries en aval. Durant les périodes de pointe, l'hydrogène stocké peut alimenter des piles à combustible pour produire de l'électricité et être injecté dans le réseau électrique public.
La technologie de stockage d'énergie par hydrogène est considérée comme une technologie de stockage d'énergie à grande échelle très prometteuse, adaptée aux procédés techniques nécessitant des durées de stockage extrêmement courtes ou extrêmement longues. À l'instar des batteries chimiques, elle présente une faible dépendance à l'environnement extérieur, facilite le choix du site d'implantation et a un faible impact environnemental. Toutefois, comparée à d'autres technologies de stockage d'énergie, son rendement de conversion énergétique est relativement faible, son coût élevé et de nombreux obstacles persistent quant à son application commerciale.
3.3 Stockage avancé des batteries
Les solutions de stockage d'énergie par batteries de pointe – notamment les technologies lithium-ion, à semi-conducteurs et à flux – exploitent les processus électrochimiques pour absorber l'énergie excédentaire par conversion chimique lors des pics de production, puis inverser la réaction pour restituer l'électricité à la demande. Ces systèmes présentent des atouts opérationnels essentiels pour la transition énergétique, notamment un rendement aller-retour supérieur à 90 %, préservant ainsi la précieuse production d'énergie renouvelable sur plusieurs cycles. Leur architecture modulaire permet une mise à l'échelle aisée, des installations domestiques aux projets à l'échelle du réseau dépassant plusieurs centaines de mégawatts, tandis que les délais de déploiement, de l'ordre de quelques semaines plutôt que de plusieurs années, offrent une flexibilité cruciale face à l'adoption croissante de l'énergie solaire et éolienne. Ensemble, ces caractéristiques font du stockage électrochimique une solution techniquement supérieure pour répondre aux besoins d'équilibrage du réseau à court terme.
D’ici 2030, la baisse du coût des batteries pourrait rendre BESS Plus rentables que les stations de pompage-turbinage pour des durées allant jusqu'à 10 heures, elles modifient les préférences des investisseurs. Leur réactivité complète parfaitement la production intermittente de l'énergie solaire et éolienne, les rendant indispensables à la régulation de fréquence et à l'équilibrage intrajournalier. Cependant, leur rentabilité diminue fortement au-delà de 12 heures, où des alternatives comme les stations de pompage-turbinage ou les batteries à flux deviennent de plus en plus compétitives.
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4. La valeur de la durée de stockage de l'énergie et les défis posés par les mécanismes de marché
En matière de mécanismes de marché et de valorisation, certains systèmes de stockage d'énergie participent actuellement à la fourniture de services auxiliaires d'écrêtement des pointes de consommation, notamment en ce qui concerne les tarifs d'électricité liés aux variations de prix entre les pics et les creux de consommation. À moyen et long terme, pour les grands systèmes de stockage d'énergie indépendants, le facteur le plus déterminant est l'écart de prix sur le marché spot de l'électricité.
Quelle sera l'ampleur de la demande future en stockage d'énergie de longue durée ? Cela dépend de la superficie de chaque pays et de la part des énergies renouvelables dans son mix énergétique. Une étude récente suggère que les pays vastes disposent d'une plus grande capacité de réseau électrique, ce qui limite la demande en stockage d'énergie de longue durée. Si la part de l'énergie éolienne dans le système est plus importante, la demande en stockage d'énergie de longue durée sera plus facilement maîtrisable. Dans le cas d'un système intégré production-réseau-consommation-stockage, l'intérêt du stockage d'énergie de longue durée est plus marqué, car il permet aux petites installations d'atteindre une véritable autoproduction et autoconsommation, et de mieux mettre en évidence le coût de l'électricité et la valeur ajoutée de l'énergie verte.
5. FAQ
Q1 : Qu'est-ce que le stockage d'énergie à long terme ?
UN: Il n'existe pas de définition unique du stockage d'énergie à long terme au sein de la communauté énergétique. On s'accorde généralement à dire que le stockage de longue durée se situe entre 8 et 12 heures. Par opposition au stockage d'énergie à long terme (LDES), le stockage de courte durée (SDS) désigne une technologie dont la durée d'utilisation est de 4 heures ou moins.
Q2 : Quel est le meilleur système de stockage d'énergie à long terme ?
UN: Selon Energy Digital, les 10 principales technologies de stockage d'énergie sont le stockage d'énergie par gravité, le stockage d'énergie à hydrogène, le stockage d'énergie par volant d'inertie, les batteries à flux, le stockage d'énergie par air comprimé, le stockage d'énergie thermique, les batteries au plomb-acide, les batteries lithium-ion et le stockage hydroélectrique par pompage.
Q3 : Quel est le système de stockage d'énergie le plus efficace ?
UN: Les batteries lithium-ion restent la forme dominante de stockage d'énergie, largement utilisées dans les véhicules électriques, l'électronique grand public et les applications de réseau. Principales entreprises : BYD, Panasonic, CATL, Pilote.
