Le stockage de l’énergie, un levier concret pour sécuriser les usages

Un extrait de « Stockage de l’énergie », par Christian NGÔ

Stocker l’énergie permet d’abord d’absorber les écarts entre offre et demande. Sur le réseau électrique, cette fonction est décisive car la production doit à chaque instant être égale à la consommation. Or la demande varie fortement selon l’heure, le jour ou la saison. Le stockage permet alors de conserver l’électricité excédentaire produite en heures creuses pour la restituer lors des pointes. Il répond aussi à un enjeu économique, puisqu’il devient possible de valoriser une électricité disponible à bas prix à un moment donné pour l’utiliser plus tard, quand le besoin augmente. Cette logique s’applique encore davantage aux énergies renouvelables intermittentes. L’éolien et le solaire produisent de façon fluctuante, parfois en décalage avec la demande. Le stockage sert donc à lisser ces variations et à limiter le recours à des moyens de production complémentaires plus émetteurs.

Toute énergie n’est pas stockée de la même manière. Certaines sources disposent d’un stockage intrinsèque, comme les combustibles fossiles, le bois ou l’uranium. Mais dans les usages énergétiques contemporains, ce sont surtout l’électricité et la chaleur qui font l’objet de solutions de stockage dédiées. L’électricité ne se stocke pas directement à grande échelle. Elle doit en effet être transformée sous une autre forme, mécanique, chimique, thermique ou électrique pour de faibles quantités. La chaleur, elle, peut être stockée plus directement, mais avec une difficulté croissante dès que la durée de conservation s’allonge. Le court terme est relativement simple à gérer, alors que le stockage intersaisonnier reste beaucoup plus contraignant.

Les principaux moyens de stockage de l’électricité

Pour les réseaux électriques, la solution la plus répandue repose sur le pompage hydraulique. Les STEP fonctionnent avec deux réservoirs situés à des altitudes différentes. L’électricité excédentaire sert à pomper l’eau vers le bassin haut, puis cette eau est turbinée lorsque la demande remonte. Ce procédé occupe une place centrale pour le stockage de grandes quantités d’électricité. Environ 350 STEP sont en service dans le monde pour une puissance totale proche de 140 GW. Cette technologie permet de mobiliser de très fortes puissances, sur de longues durées de vie, avec des rendements de charge-décharge compris entre 70 et 85 % selon les configurations.

D’autres solutions existent pour le stockage électrique, mais elles répondent à des usages différents. Les batteries occupent une place essentielle dans les systèmes embarqués. Elles dominent l’électronique portable, où le poids et l’encombrement sont décisifs, ainsi que la mobilité électrique. Les batteries lithium-ion se sont imposées dans ces domaines en raison de leur densité d’énergie plus favorable. Les batteries au plomb restent cependant très présentes quand la compacité n’est pas prioritaire, notamment pour le démarrage ou certains équipements stationnaires. Les batteries nickel-métal-hydrure, quant à elles, sont encore employées dans certains véhicules hybrides.

D’autres technologies couvrent des besoins plus ponctuels. Les supercondensateurs, les volants d’inertie et les bobines supraconductrices ne servent pas, pour leur part, à stocker massivement de l’électricité sur la durée, mais à fournir ou absorber très vite de la puissance. Les supercondensateurs sont notamment utilisés dans les transports, les télécommunications ou certaines alimentations de secours, grâce à leur excellent rendement et à leur très grande endurance.

Les volants d’inertie et les bobines supraconductrices répondent d’ailleurs au même type d’usage, mais avec des temps de réponse très courts, utiles pour stabiliser l’alimentation électrique. Le stockage par air comprimé, quant à lui, s’inscrit dans une autre logique, davantage tournée vers des volumes plus importants à l’échelle industrielle, même si son déploiement reste bien plus limité que celui des STEP ou des batteries.

Quels moyens pour quelle énergie ?

Le choix d’un stockage dépend donc du type d’énergie et de l’usage visé. Pour l’électricité à grande échelle sur le réseau, le pompage hydraulique reste la solution de référence. Pour l’électricité embarquée, les batteries sont les plus adaptées, notamment les lithium-ion dans les appareils nomades et les véhicules électriques. Pour les besoins de puissance instantanée, les supercondensateurs apportent une réponse complémentaire. Pour la chaleur, le stockage passe d’abord par des solutions simples comme les ballons d’eau chaude sanitaire, puis par des installations plus importantes dans les bâtiments ou les réseaux de chaleur. Le stockage thermique souterrain, dans des aquifères, par forage ou dans des cavernes, est utilisé pour conserver de la chaleur ou du froid sur des périodes longues.

Le stockage de l’énergie ne renvoie donc pas à une technologie unique, mais à un ensemble de solutions adaptées à des besoins très différents. Les réseaux électriques, la mobilité, les appareils portables et les usages thermiques ne mobilisent ni les mêmes volumes, ni les mêmes contraintes, ni les mêmes temps de restitution. Cette diversité explique la coexistence de plusieurs familles techniques. Elle montre aussi que le stockage est devenu un maillon central de l’organisation énergétique, à la fois pour sécuriser les usages, gérer les fluctuations et mieux intégrer les productions variables.