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1 - CONTEXTES ÉLECTRIQUES ET BESOINS DE STOCKAGE

2 - CARACTÉRISTIQUES GÉNÉRIQUES

3 - TECHNOLOGIES DE STOCKAGE ET SPÉCIFICITÉS

4 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : BE8100 v1

Systèmes de stockage d'énergie électrique

Auteur(s) : Bernard MULTON, Judicaël AUBRY, Pierre HAESSIG, Hamid BEN AHMED

Relu et validé le 18 janv. 2024

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RÉSUMÉ

L'électricité constitue un vecteur énergétique particulièrement attractif, mais elle souffre cependant d'un lourd handicap lié aux « modestes » performances de ses moyens de stockage. Pourtant, le stockage d'énergie électrique, parce qu'il apporte des services pertinents, est déjà largement exploité, via de nombreuses solutions technologiques et dans de nombreuses situations. Les caractéristiques fondamentales des moyens de stockage permettent d'appréhender de façon unifiée la diversité des technologies de stockage. Différentes technologies existent ou sont en cours de développement.

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Auteur(s)

  • Bernard MULTON : Agrégé de génie électrique - Docteur en génie électrique - Professeur des universités à l'ENS de Cachan (site de Bretagne) - Chercheur au laboratoire SATIE-CNRS

  • Judicaël AUBRY : Agrégé de physique appliquée - Docteur en génie électrique - Enseignant-chercheur, CERIE, ESTACA Campus-Ouest Laval

  • Pierre HAESSIG : Agrégé de physique appliquée - Doctorant EDF R et laboratoire SATIE-CNRS

  • Hamid BEN AHMED : Docteur en génie électrique, HDR - Maître de conférences à l'ENS de Cachan (site de Bretagne) - Chercheur au laboratoire SATIE-CNRS

INTRODUCTION

L'électricité constitue un vecteur énergétique particulièrement attractif, son taux de pénétration en croissance permanente en témoigne [D 3 900v2]. Cependant, sa production consomme aujourd'hui près de 40 % de l'énergie primaire mondiale alors qu'elle ne contribuait, en 2009, qu'à hauteur de 17,3 % à l'énergie finale (au niveau français, cette proportion était de 22 %). En outre, l'importance de l'électricité dans la demande d'énergie finale ne cesse de croître : moins de 3 % en 1940, 9,4 % en 1973, 17,3 % en 2009 et des prévisions comprises entre 25 et 30 % à l'horizon 2030.

Actuellement, l'électricité est à plus de 80 % d'origine non renouvelable et participe significativement à la déplétion des ressources fossiles et fissiles non renouvelables ainsi qu'à la dégradation de l'environnement (de l'extraction minière aux rejets associés à sa production). Mais la proportion de sa part renouvelable croît et il apparaît que l'électricité se place au premier rang des vecteurs énergétiques qui permettraient d'assurer un développement soutenable de l'humanité . Parmi ses avantages, nous soulignons qu'elle peut à la fois être aisément produite à partir de toutes les ressources primaires, notamment renouvelables et être convertie avec des qualités inégalées telles que de hauts rendements, une grande souplesse, une très faible pollution locale et cela dans la quasi-totalité des services énergétiques (par exemple, éclairage, ventilation, traitement de l'information, transports…).

Elle souffre cependant d'un lourd handicap lié aux « modestes » performances de ses moyens de stockage. Qu'il s'agisse de leur énergie spécifique (kWh/kg ou kWh/dm3) bien inférieure à celle du pétrole alors même que c'est une caractéristique essentielle pour les applications embarquées, ou encore de leur coût. Il faut cependant remarquer que nos exigences actuelles de performances du stockage de l'énergie sont essentiellement dictées par nos habitudes d'exploitation du pétrole et autres ressources primaires non renouvelables abondantes et déjà stockées (gratuitement)… Ces performances sont sans doute à l'origine de ces propos absurdes mais si souvent entendus dans le contexte des réseaux de production-distribution électrique : « l'électricité ne se stocke pas… ».

Pourtant, le stockage d'énergie électrique, parce qu'il apporte des services pertinents, est déjà largement exploité, via de nombreuses solutions technologiques [D 4 030] et dans de nombreuses situations que nous proposons de décrire de façon unifiée dans cet article.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-be8100


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - ODRU (P.) (coordinateur) -   Le stockage de l'énergie.  -  Dunod (2010).

  • (2) - DANIELO (O.) -   Véhicules électriques : éco-intelligence, stockage et renouvelables.  -  Le journal des énergies renouvelables, mars-avr. 2011.

  • (3) - Conseil Fédéral de la Confédération suisse -   Rapport concernant l'approvisionnement en électricité de la Suisse.  -  Rapport, avr. 2012 https://biblio.parlament.ch/e-docs/363542.pdf

  • (4) - MULTON (B.), RUER (J.) -   Stocker l'électricité : oui, c'est indispensable et c'est possible. Pourquoi, où, comment ?  -  Publication ECRIN en contribution au débat national sur les énergies, avr. 2003 http://ecrin.asso.free.fr/pdf/energies.pdf

  • (5) - SCHOENUNG (S.M.), HASSENZAHL (W.V.) -   Long- vs short-term energy storage technology analysis : A life cycle cost study. A study for the department of energy (DOE). Energy storage systems program  -  . SANDIA REPORT SAND2003-2783, 84 p., août 2003.

  • ...

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