Les politiques environnementales actuelles donnent la priorité aux ressources renouvelables intermittentes et amènent les technologies à évoluer pour rendre l’électricité stockable.
I. La nécessité du stockage de l’électricité
Le stockage de l’énergie électrique représente une composante essentielle de la transition énergétique, car il permet d’ajuster au mieux la production électrique à la consommation tout en limitant les pertes. Il se révèle nécessaire pour bien intégrer dans le mix énergétique les énergies renouvelables – notamment éoliennes et solaires –, car elles sont, par nature, intermittentes et fluctuantes.
De plus, le développement des équipements portatifs (téléphone, ordinateur, perceuse-visseuse sans fil, etc.) et des véhicules hybrides ou électriques nécessite des formes de stockage performantes et peu volumineuses.
II. Une électricité, trois formes de stockage
1) Les accumulateurs et l’énergie chimique
Un accumulateur est un système qui transforme de manière réversible l’énergie chimique en énergie électrique à partir de réactions d’oxydoréduction.
En mode « accumulateur » (la charge), l’énergie est stockée sous forme chimique. En mode « générateur » (la décharge), l’énergie est restituée sous forme électrique.
L’accumulateur lithium-ion représente une bonne solution pour alimenter en électricité les appareils nomades et les véhicules électriques.
Cet accumulateur libère de l’électricité par échange réversible d’ions lithium entre deux électrodes, en graphite et en oxyde métallique. Cet échange se fait à travers un électrolyte.
Doc 1 Accumulateur lithium-ion
2) Les barrages et l’énergie potentielle
Lorsque la production d’énergie électrique est excédentaire, la principale solution consiste à stocker le surplus sous forme d’énergie potentielle de l’eau.
À noter
Stockée au niveau du barrage, l’énergie potentielle de l’eau est transformée en énergie cinétique par la conduite forcée de la centrale hydroélectrique.
Elle est mise en œuvre dans des centrales hydroélectriques réversibles ou stations de transfert d’énergie par pompage (STEP). Ces installations sont composées de deux bassins situés à des altitudes différentes : elles permettent de stocker de l’énergie, en pompant l’eau du bassin inférieur vers le bassin supérieur, lorsque la demande électrique est faible ; elles la restituent au réseau électrique, en turbinant l’eau du bassin supérieur, lorsque la demande devient plus forte.
Pour produire 1 MWh d’électricité, une STEP consomme près de 1,25 MWh pour pomper l’eau au préalable. Le rendement de cette installation est donc voisin de 80 % : η = Électrique produite/Électricité consommée = 1/1,25 = 0,8.
Doc 2 Fonctionnement d’une STEP
3) Les supercondensateurs et l’énergie électromagnétique
Certains dispositifs permettent de stocker directement de l’énergie sous forme électrique : il s’agit principalement des supercondensateurs. On peut notamment les trouver dans les systèmes stop & start de certains véhicules.
D’autres pistes d’avenir se destinent au stockage de grandes quantités d’énergie à l’instar du stockage électromagnétique à base de matériaux supraconducteurs.
Zoom
La centrale hydro-éolienne d’El Hierro
