Quel avenir pour le stockage de l’énergie et les réseaux décentralisés ?

Le sto­ckage de l’éner­gie joue un rôle essen­tiel dans le ren­for­ce­ment de la rési­lience des réseaux et dans le pas­sage aux sources d’éner­gie renou­ve­lables. Qu’il s’a­gisse de tech­no­lo­gies éta­blies comme les bat­te­ries lithium-ion et sodium-soufre ou de solu­tions de pointe comme les bat­te­ries redox vana­dium, ces sys­tèmes sont indis­pen­sables pour sta­bi­li­ser les réseaux élec­triques, cap­tu­rer l’éner­gie excé­den­taire et atté­nuer l’in­ter­mit­tence inhé­rente à la pro­duc­tion d’éner­gie renouvelable.

Lors de la COP29, les diri­geants mon­diaux ont sou­li­gné l’ur­gence d’ac­croître la capa­ci­té de sto­ckage de l’éner­gie et de moder­ni­ser l’in­fra­struc­ture des réseaux afin de créer un sys­tème éner­gé­tique robuste et résis­tant au chan­ge­ment cli­ma­tique. Les ini­tia­tives visant à pro­mou­voir les réseaux décen­tra­li­sés, l’a­dop­tion de bat­te­ries de flux et l’in­té­gra­tion de sys­tèmes de sto­ckage hybrides mettent en évi­dence le poten­tiel de trans­for­ma­tion des tech­no­lo­gies de sto­ckage de l’éner­gie pour façon­ner un ave­nir éner­gé­tique durable.

Le sto­ckage de l’éner­gie englobe diverses tech­no­lo­gies conçues pour cap­tu­rer, conser­ver et libé­rer l’éner­gie en fonc­tion des besoins, ce qui per­met une plus grande flexi­bi­li­té et une plus grande fia­bi­li­té dans la ges­tion des flux d’éner­gie¹. Le réseau élec­trique, défi­ni comme un réseau com­plet de sys­tèmes de pro­duc­tion, de trans­mis­sion et de dis­tri­bu­tion, s’ap­puie sur ces solu­tions de sto­ckage pour main­te­nir la sta­bi­li­té et syn­chro­ni­ser l’offre avec la demande en temps réel.

Le gra­phique ci-des­sus illustre les ins­tal­la­tions cumu­lées de sto­ckage d’éner­gie au niveau mon­dial entre 2015 et 2030, mon­trant une ten­dance signi­fi­ca­tive à la hausse, qui est due à un sou­tien poli­tique fort et à des avan­cées tech­no­lo­giques, en par­ti­cu­lier dans des régions et des pays comme les États-Unis, la Chine et l’Eu­rope. Tou­te­fois, il est impor­tant de noter que les don­nées sont basées sur les pré­vi­sions de 2021 et qu’elles pour­raient ne pas reflé­ter entiè­re­ment les évo­lu­tions ou les chan­ge­ments récents du marché.

Les méthodes de sto­ckage de l’éner­gie com­prennent les sys­tèmes élec­tro­chi­miques tels que les bat­te­ries lithium-ion et sodium-soufre, les sys­tèmes méca­niques comme le pom­page de l’eau et le sto­ckage de l’air com­pri­mé, le sto­ckage élec­tro­ma­gné­tique tel que le sto­ckage de l’éner­gie magné­tique supra­con­duc­trice et les super­con­den­sa­teurs, le sto­ckage ther­mique avec les sels fon­dus et les maté­riaux à chan­ge­ment de phase, ain­si que le sto­ckage de l’hy­dro­gène². Chaque approche joue un rôle dis­tinct dans l’a­mé­lio­ra­tion de l’ef­fi­ca­ci­té et de la rési­lience du réseau.

Eddie Rich, PDG de l’As­so­cia­tion inter­na­tio­nale de l’hy­dro­élec­tri­ci­té, déclare que « le manque de sto­ckage de l’éner­gie à long terme a été, jus­qu’à pré­sent, un enjeu igno­ré de la crise éner­gé­tique actuelle. C’est la pre­mière fois que les diri­geants mon­diaux recon­naissent la néces­si­té d’un mélange d’éner­gies renou­ve­lables, plu­tôt que d’un simple volume³. » La COP29, qui s’est tenue à Bakou, en Azer­baïd­jan, du 11 au 22 novembre 2024, met for­te­ment l’ac­cent sur l’a­van­ce­ment de l’in­fra­struc­ture du réseau et du sto­ckage de l’éner­gie en tant qu’­élé­ments essen­tiels de la tran­si­tion vers une éner­gie à faible teneur en car­bone. Lors de la COP29, le Glo­bal Ener­gy Sto­rage and Grids Pledge s’est fixé l’ob­jec­tif ambi­tieux d’at­teindre 1 500 GW d’i­ci 2030, soit six fois plus qu’en 2022, et de déve­lop­per ou de moder­ni­ser plus de 80 mil­lions de kilo­mètres de réseaux élec­triques d’i­ci 2040⁴.

La réa­li­sa­tion d’é­mis­sions nettes zéro au niveau mon­dial dépend de l’ex­pan­sion rapide du sto­ckage de l’éner­gie, une prio­ri­té sou­li­gnée par les diri­geants de la COP29 qui ont recon­nu son rôle essen­tiel dans l’a­van­ce­ment d’un ave­nir éner­gé­tique propre. De nom­breuses nations et entre­prises se sont enga­gées à déployer des solu­tions de sto­ckage d’éner­gie de pointe. La Glo­bal Rene­wables Alliance a notam­ment fixé un objec­tif ambi­tieux de 8 000 GW de sto­ckage de longue durée d’i­ci 2040, en pré­co­ni­sant des inves­tis­se­ments dans des tech­no­lo­gies telles que les bat­te­ries de flux pour amé­lio­rer la sta­bi­li­té du réseau et sou­te­nir l’in­té­gra­tion des éner­gies renou­ve­lables⁵.

Les réseaux décen­tra­li­sés uti­lisent des res­sources éner­gé­tiques dis­tri­buées (DER) telles que des pan­neaux solaires et des éoliennes, qui peuvent fonc­tion­ner de manière indé­pen­dante et être reliées au réseau prin­ci­pal. Cette flexi­bi­li­té ren­force la rési­lience éner­gé­tique, en sou­te­nant la pro­duc­tion locale d’élec­tri­ci­té et en rédui­sant la dépen­dance à l’é­gard de l’in­fra­struc­ture cen­trale⁷.

Le sto­ckage de l’éner­gie est essen­tiel pour gérer la varia­bi­li­té des sources renou­ve­lables telles que le solaire et l’éo­lien, ain­si que pour faire pro­gres­ser la décen­tra­li­sa­tion du réseau, en sto­ckant l’éner­gie excé­den­taire pen­dant les pics de pro­duc­tion et en garan­tis­sant un appro­vi­sion­ne­ment constant pen­dant les périodes de baisse de la pro­duc­tion. En rem­plis­sant ces fonc­tions, il sta­bi­lise les réseaux élec­triques et faci­lite l’in­té­gra­tion trans­pa­rente des éner­gies renou­ve­lables, ce qui per­met d’ac­cé­lé­rer leur adop­tion⁸.

Lors de la COP29, le Glo­bal Ener­gy Sto­rage and Grids Pledge s’est fixé pour objec­tif d’at­teindre une capa­ci­té de sto­ckage mon­diale de 1 500 GW d’i­ci à 2030, dont 1 200 GW de sto­ckage par bat­te­rie, afin de sou­te­nir les sys­tèmes éner­gé­tiques décen­tra­li­sés⁹. En com­plé­ment de cet effort, le Green Ener­gy Zones and Cor­ri­dors Pledge vise à déve­lop­per des zones d’éner­gie renou­ve­lable équi­pées de solu­tions de sto­ckage inté­grées, afin d’ac­cé­lé­rer encore la tran­si­tion vers l’éner­gie durable.

Les récentes per­cées dans le domaine du sto­ckage de l’éner­gie ont démon­tré leur rôle signi­fi­ca­tif dans le ren­for­ce­ment de la rési­lience éner­gé­tique. La COP29 a men­tion­né de nom­breuses inno­va­tions en matière de solu­tions de sto­ckage de l’éner­gie, cha­cune avec des approches uniques pour sou­te­nir l’in­té­gra­tion des éner­gies renouvelables.

#1 Solu­tions de sto­ckage d’éner­gie par gra­vi­té (Glo­bal Ener­gy Sto­rage Solu­tions Bat­te­ry AB, [GESS]) : Déve­lop­pé par Ener­gy Vault, GESS uti­lise l’éner­gie renou­ve­lable excé­den­taire pour sou­le­ver des blocs lourds, qui sont abais­sés pour pro­duire de l’élec­tri­ci­té en cas de forte demande. Opé­ra­tion­nel en Chine depuis mai 2024, le GESS est évo­lu­tif, adap­table et peut s’in­té­grer dans des bâti­ments de grande taille, ce qui pour­rait réduire l’empreinte car­bone des villes¹⁰.

#2 Sto­ckage géo­ther­mique géo­pres­su­ré : Qua­li­fiée de « bat­te­rie en terre » par Sage Geo­sys­tems, cette tech­no­lo­gie stocke l’eau sous terre et uti­lise la pres­sion pour action­ner des tur­bines afin de pro­duire de l’élec­tri­ci­té. Durable et effi­cace, elle devrait être connec­tée au réseau d’i­ci la fin de l’an­née¹¹.

#3 Sto­ckage de CO₂ com­pri­mé : La méthode d’E­ner­gy Dome consiste à com­pri­mer le CO₂ en liquide pour le sto­cker à haute den­si­té éner­gé­tique, puis à l’u­ti­li­ser pour action­ner des tur­bines. Avec une ins­tal­la­tion pilote en Sar­daigne et des déploie­ments à plus grande échelle pré­vus, cette approche mini­mise l’im­pact sur l’en­vi­ron­ne­ment¹².

#4 Bat­te­ries à flux : Évo­lu­tives et pra­tiques, les bat­te­ries à flux comme les bat­te­ries redox vana­dium stockent l’éner­gie dans des élec­tro­lytes liquides à l’in­té­rieur de réser­voirs externes, ce qui per­met d’aug­men­ter indé­pen­dam­ment les capa­ci­tés de puis­sance et d’éner­gie. Durables, néces­si­tant peu d’en­tre­tien et sûres, elles s’a­lignent sur les objec­tifs de la COP29 en matière de sto­ckage de l’énergie.

#5 Réac­tions d’oxy­do­ré­duc­tion : Les bat­te­ries redox vana­dium stockent l’éner­gie grâce aux ions vana­dium qui changent d’é­tat d’oxy­da­tion dans les élec­tro­lytes liquides. Pen­dant la charge, V³⁺ s’oxyde en V⁴⁺ du côté de l’a­no­lyte, et V⁵⁺ se réduit en V²⁺ du côté du catho­lyte, s’in­ver­sant pen­dant la décharge pour libé­rer de l’éner­gie¹³.

#6 Aper­çu du mar­ché : Le mar­ché des bat­te­ries redox vana­dium, éva­lué à 394,7 mil­lions de dol­lars en 2023, devrait croître à un taux de crois­sance annuel com­po­sé de 19,7 % de 2024 à 2030, sous l’ef­fet de l’ex­pan­sion des éner­gies renou­ve­lables en Amé­rique du Nord, en Europe et en Asie-Paci­fique¹⁴.

Andreas Schie­ren­beck, PDG d’Hi­ta­chi Ener­gy, déclare que « l’ex­pan­sion et la moder­ni­sa­tion des réseaux élec­triques et le déploie­ment du sto­ckage de l’éner­gie, ain­si que d’autres tech­no­lo­gies clés, sont désor­mais essen­tiels pour le sys­tème éner­gé­tique mon­dial¹⁵ ». Les réseaux intel­li­gents sont des sys­tèmes éner­gé­tiques avan­cés conçus pour opti­mi­ser la dis­tri­bu­tion d’éner­gie et amé­lio­rer la fia­bi­li­té du réseau¹⁶. Le sto­ckage de l’éner­gie est une pierre angu­laire de ces sys­tèmes, car il per­met de cap­tu­rer et de conser­ver l’éner­gie excé­den­taire pro­ve­nant de sources renou­ve­lables variables telles que le vent et le soleil. Cette inté­gra­tion ren­force la sta­bi­li­té du réseau, favo­rise une uti­li­sa­tion effi­cace de l’éner­gie et équi­libre l’offre et la demande¹⁷.

En atté­nuant les fluc­tua­tions de la pro­duc­tion d’éner­gie renou­ve­lable et en garan­tis­sant une ali­men­ta­tion élec­trique régu­lière pen­dant les périodes de forte demande, le sto­ckage de l’éner­gie amé­liore consi­dé­ra­ble­ment la rési­lience du réseau. En outre, il réduit la dépen­dance à l’é­gard du trans­port d’élec­tri­ci­té sur de longues dis­tances, mini­mi­sant ain­si les pertes d’énergie.

Lors de la COP29, le rôle vital du sto­ckage de l’éner­gie dans l’ac­cé­lé­ra­tion de l’in­té­gra­tion des éner­gies renou­ve­lables a été lar­ge­ment sou­li­gné. La Com­mis­sion euro­péenne, dans le cadre de son Fonds pour l’in­no­va­tion, a accor­dé 4,8 mil­liards d’eu­ros de sub­ven­tions à 85 pro­jets pion­niers d’éner­gie nette zéro¹⁸. Par­mi ceux-ci figure un sys­tème de sto­ckage d’éner­gie hybride en France qui com­bine des bat­te­ries lithium-ion et des bat­te­ries redox vana­dium, inté­grées à un parc solaire pho­to­vol­taïque à grande échelle. Cette ini­tia­tive vise à ren­for­cer la sta­bi­li­té du réseau et à faire pro­gres­ser les objec­tifs de décar­bo­ni­sa­tion de l’UE.

Le sto­ckage de l’éner­gie est essen­tiel pour garan­tir la rési­lience de l’ap­pro­vi­sion­ne­ment en élec­tri­ci­té, en par­ti­cu­lier lors d’é­vé­ne­ments météo­ro­lo­giques extrêmes ou de per­tur­ba­tions inat­ten­dues. En tenant compte de la varia­bi­li­té inhé­rente aux sources d’éner­gie renou­ve­lables, ces sys­tèmes sta­bi­lisent le réseau, font pro­gres­ser les objec­tifs de réduc­tion des émis­sions de car­bone et four­nissent un sou­tien essen­tiel pour évi­ter les pannes d’élec­tri­ci­té pro­lon­gées en cas de crise.

Bien qu’a­bon­dantes, les sources d’éner­gie renou­ve­lables telles que le solaire et l’éo­lien posent des pro­blèmes de sta­bi­li­té du réseau. Le sto­ckage de l’éner­gie atté­nue ces pro­blèmes en cap­tu­rant l’éner­gie excé­den­taire géné­rée pen­dant les jour­nées enso­leillées ou ven­teuses et en la libé­rant pen­dant les périodes de faible pro­duc­tion, comme un ciel cou­vert ou sans vent. Cela per­met d’as­su­rer une ali­men­ta­tion élec­trique régu­lière et fiable sans com­pro­mettre la fia­bi­li­té du système.

En outre, le sto­ckage de l’éner­gie consti­tue une double solu­tion aux défis cli­ma­tiques : il contri­bue à l’at­té­nua­tion du cli­mat en faci­li­tant l’a­dop­tion des éner­gies renou­ve­lables et à l’a­dap­ta­tion en ren­for­çant la rési­lience du réseau contre les per­tur­ba­tions induites par le cli­mat. Encou­ra­ger les par­ti­ci­pants à la COP29 à don­ner la prio­ri­té aux inves­tis­se­ments dans le sto­ckage de l’éner­gie pour­rait favo­ri­ser une prise de conscience mon­diale, sti­mu­ler des dis­cus­sions signi­fi­ca­tives et créer un pré­cé­dent trans­for­ma­teur pour les futures poli­tiques énergétiques.

Depuis la COP28, des avan­cées signi­fi­ca­tives ont été réa­li­sées dans le domaine du sto­ckage de l’éner­gie, sou­li­gnant son rôle essen­tiel dans la tran­si­tion mon­diale vers les éner­gies renou­ve­lables et la rési­lience cli­ma­tique. Les per­cées réa­li­sées dans des tech­no­lo­gies telles que le GESS chi­nois et les bat­te­ries redox vana­dium ont conso­li­dé le sto­ckage de l’éner­gie en tant que pierre angu­laire des solu­tions éner­gé­tiques futures. S’ap­puyant sur des enga­ge­ments anté­rieurs, de nou­velles ini­tia­tives fixent des objec­tifs ambi­tieux pour faire pro­gres­ser les tech­no­lo­gies de sto­ckage, les inté­grer dans les zones d’éner­gie renou­ve­lable et pro­mou­voir les réseaux décen­tra­li­sés paral­lè­le­ment aux sys­tèmes de bat­te­ries de nou­velle génération.

Les chan­ge­ments poli­tiques obser­vés entre la COP28 et la COP29 sont tout aus­si trans­for­ma­teurs. L’ob­jec­tif ambi­tieux d’at­teindre 1 500 GW de capa­ci­té mon­diale de sto­ckage d’éner­gie d’i­ci 2030, asso­cié à des plans visant à moder­ni­ser 80 mil­lions de kilo­mètres de réseaux élec­triques d’i­ci 2040, reflète une confiance crois­sante et une déter­mi­na­tion col­lec­tive à réa­li­ser un ave­nir plus propre et plus durable.

À l’a­ve­nir, l’in­té­gra­tion conti­nue du sto­ckage de l’éner­gie dans les sys­tèmes d’éner­gie renou­ve­lable sera pri­mor­diale pour par­ve­nir à un déve­lop­pe­ment durable et résoudre la crise cli­ma­tique mon­diale. Le suc­cès ne se limite pas à la rhé­to­rique, il exige une action col­lec­tive déci­sive. Un ave­nir propre et rési­lient ne vien­dra pas à nous ; c’est quelque chose que nous devons acti­ve­ment construire ensemble.