Stocker l’électricité, mais pour/quoi faire?
L’électricité est si omniprésente qu’on en oublie souvent tout le “travail” qu’elle effectue à notre place. Un cycliste professionnel arrive à peine à fournir la puissance d’un grille pain (vidéo). Alors quand c’est de toute une maison dont on parle, on a du mal à imaginer les dizaines et dizaines de rameurs qu’il faudrait pour nos besoins si quotidiens (vidéo). D’ailleurs, savez-vous ce que vous pourriez faire (électriquement) si vous faisiez du vélo d’appartement pendant une demi-heure ?
Et si vous voulez une description un peu plus technique de ce qu’est l’énergie et de la quantité d’humains qui accompliraient les mêmes tâches, lire ce post “Combien suis-je un esclavagiste?” sur le blog de Jean-Marc Jancovici.
Pensez-y deux minutes : à chaque seconde, à n’importe quelle heure du jour ou de la nuit, été comme hiver, nous sommes des millions à avoir accès à l’électricité dont nous avons besoin, sans que jamais celle-ci ne vienne à manquer.
La gestion de ce complexe réseau, notamment l’adéquation de l’offre et de la demande, est (en partie) effectué par RTE : Réseau de Transport d’Électricité.
Attention à ne pas confondre énergie et électricité ! L’électricité ne correspond qu’à 25% de toute l’énergie que l’on consomme (infographie) ; il existe de nombreux usages non-électrique (voitures, chauffage au fioul ou au gaz, aviation, etc).
De fait, en plus de décarbonner l’électricité, il faut également décarbonner les autres usages qui reposent sur les énergies fossiles. L’un des moyens envisagés est d’électrifier ces usages : voiture électrique, chauffage électrique, etc. À condition que l’électricité soit elle même décarbonnée.
On parle de production pilotable ou acheminable lorsqu’elle est produite à la demande (centrale nucléaire, centrale à gaz ou à charbon, barrage hydroélectrique).
On le distingue d’un mode de production intermittent, comme l’éolien ou le solaire, qui tout deux dépendent des conditions météorologiques locales. La mise en réseau de ces moyens de productions permet d’effacer une partie de ces particularités régionales.
Il existe d’autres solutions que le stockage. L’une d’elle consiste à démarrer très rapidement des centrales de production supplémentaires – à condition qu’elles ne soient pas au charbon ou au gaz.
Une autre solution repose sur une réduction de la consommation : l’interruptibilité. RTE passe des contrats avec de gros sites industriels et s’autorise à interrompre leur consommation électrique en cas de besoin. Par exemple l’hiver, lorsque l’ensemble des Français se chauffent.
Le chapitre 7 (Partie II) du rapport de l’Agence Internationale de l’Énergie (datant de 2014) Electricity Storage : Costs, Value and Competitiveness est une excellente ressource pour comprendre ces problématiques.
Le rapport s’intéresse à différentes technologies existantes, ainsi qu’à leur maturité ou encore leur durée de vie.
Plus technique, nous vous renvoyons vers un rapport de l’ADEME, Étude sur le potentiel du stockage d’énergies, qui rentre dans les innombrables paramètres à prendre en compte dans le cadre du stockage de l’électricité.
On parle plus souvent de STEP : Station de Transfer d’Énergie par Pompage. Le rendement de ces stations varie entre 70 et 85%.
Notons qu’en 2014, elles représentaient 99% de la capacité totale mondiale de stockage électrique (Figure 7.1, page 243).
La variabilité du rendement des batteries dépend de la technologie utilisée, de la taille et de l’usage qui est fait.
Plus généralement, une pile à combustible est une pile qui produit un courant électrique grâce à une réaction chimique (une oxydo-réduction).
Il existe différentes piles à combustible mais celle à hydrogène présente l’avantage de ne “produire“ que de l’eau.
À noter que cette technologie, son adoption et son industrialisation sont soumis à des changements constants liés à de nombreuses annonces politiques, scientifiques et industrielles.
Développer de nouvelles technologies ne se fait pas sans conséquences. Il est donc nécessaire de veiller à plusieurs d’entre elles, dont l’utilisation de matières premières, les pollutions relative à la construction ou à l’usage, et encore la possibilité de les déployer à large échelle.
Mise en garde
L’infographie n’a aucune vocation partisane. Elle présente un problème et certaines manières d’y répondre. En revanche, l’adéquation entre la réponse et le problème ne peut être discutée dans une présentation aussi brève.
Nous mettons donc en garde contre toute considération d’ordre “Voilà ce qu’il faut faire” tant cela requiert de s’intéresser à des aspects beaucoup plus techniques des solutions envisagées.
Sources
- Émissions de CO2 par moyen de production : Tableau A.III.2 des annexes du 5e rapport d’évaluation du GIEC – Groupe III (page 1335).
- Part du charbon et du gaz dans la production électrique mondiale
- Chapitre 7 du Energy Technology Perspectives (2014) de l’Agence Internationale de l’Énergie, qui détaille, pour chaque technologie de stockage :
- La capacité de stockage installée
- Le rendement
- L’usage
- Le rendement de l’hydrogène a fait l’objet d’un rapport de l’Ademe : Rendement de la chaîne hydrogène (janvier 2020)
Pour aller plus loin
À la question “Comment satisfaire nos besoins techniques tout en augmentant la part de production électrique intermittente ?”, le stockage de l’électricité n’est pas la seule réponse. Nous renvoyons – entre autres – vers les notion d’interruptibilité, de lissage, d’effacement, ou de pilotage de la demande, où l’opérateur du réseau peut piloter activement les besoins de ses clients (voir ici ou là).
Par ailleurs, nous vous renvoyons vers ces différentes ressources pour aller plus loin :
- L’agence Internationale de l’Énergie publie son rapport annuel Energy Technology Perspectives (2020), qui dédie notamment des chapitres à l’hydrogène ou la maturité de nombreuses technologies jugées nécessaires à la neutralité carbone.
- L’ADEME a publié en 2013 un rapport intitulé Étude sur le potentiel du stockage d’énergies qui constitue une bonne introduction aux concepts techniques du stockage de l’électricité.