Nous suivre Industrie Techno

Stockage Watt else ?

HUGO LEROUX hleroux@industrie-technologies.com

Sujets relatifs :

À mesure que le réseau électrique se complexifie, assurer l'équilibre entre l'offre et la demande devient un casse-tête. Entre les gestionnaires de réseau et les producteurs d'électricité, la place est libre pour des acteurs capables de lisser les écarts de puissance. Pour assurer ce rôle de tampon, les technologies de stockage s'affûtent. Des transports à l'usine en passant par le stockage dédié, revue de détail.

En matière énergétique, la logique du flux tendu a du plomb dans l'aile. Contrairement à l'idée selon laquelle stocker l'énergie est coûteux et générateur de déperdition, le stockage intéresse un nombre croissant d'industriels. D'une part, l'explosion des technologies nomades et la volonté de faire démarrer la voiture électrique donnent du souffle aux recherches sur les batteries. D'autre part, l'essor des énergies renouvelables soumet l'offre d'électricité au soleil et au vent et l'électrification des transports redessine la courbe journalière de demande électrique. Continuer à répondre à tout moment à la demande dans ce contexte constitue, pour les gestionnaires de réseau et les producteurs d'électricité, un véritable défi. Or le stockage peut les y aider. Ils pourraient ainsi soutenir les acteurs émergents capables d'absorber l'électricité des pics pour la restituer ou de consommer pendant les creux (voir encadré). Pour les industriels, accompagner cette évolution pourrait se révéler rentable.

Des batteries de plusieurs millions de watts

« Le premier service pour soulager le réseau sera de stocker du mégawattheure de puissance pour le restituer plus tard », prévoit Olivier Lacroix, directeur de l'activité innovation chez Enea consulting. Ce stockage de moyenne ou grande échelle, dit stationnaire, repose sur le développement de technologies appropriées. Plusieurs sont en lice. En pôle position, les batteries lithium-ion jouissent de la maturité acquise dans les transports et l'électronique grand public. Le fabricant Saft a ainsi développé une gamme dédiée au stockage stationnaire. Ses conteneurs Intensium Max sont en ce moment à l'essai pour stocker respectivement 1 MW et 1,6 MW d'énergies renouvelables à Hawaii et en Arizona. Tous les géants du lithium-ion, comme A123 system ou BYD, suivent cette tendance à la montée en puissance. Sur ce terrain, des technologies moins denses mais plus robustes pourraient cependant s'imposer. Exemple : les batteries semi-liquides. En lieu et place des électrodes solides, celles-ci mettent en oeuvre deux liquides différemment chargés en ions, qui génèrent un courant électrique via une membrane. Pionnière en la matière, la société irlandaise RedT expérimente plusieurs pilotes de 5 kW. Sa batterie au vanadium supporterait un nombre de cycles de charge et de décharge plus de dix fois supérieur à ce que peut encaisser le lithium-ion.

Les procédés industriels ont également un rôle direct à jouer : « l'usine peut faire office de batterie en déplaçant ses consommations en heure creuse et vendre ce service auprès des opérateurs de réseaux », explique Olivier Lacroix. Une stratégie dite d'effacement dont certains acteurs, comme la start-up Energy Pool, se sont fait une spécialité. L'entreprise agrège les reports de consommation de plusieurs industriels pour vendre des paquets d'effacement aux heures de pointe à EDF. « Il est déraisonnable de financer des centrales à gaz utilisées quelques heures par an pour combler les pointes de demande, quand il suffit de financer de l'effacement », justifie son PDG Olivier Baud. Pour l'heure réservé aux industries boulimiques d'électricité, ce type de service pourrait bénéficier à un nombre croissant de procédés à mesure que le pilotage des effacements s'affine et que les incitations financières se développent.

Des technologies émergentes et prometteuses

Reste le secteur en plein essor des transports électriques. Intelligemment piloté, l'appel de puissance généré pendant leur recharge pourrait s'effectuer en douceur et ménager le réseau. À condition que les véhicules soient dotés de batteries suffisamment denses en énergie et capables d'encaisser un meilleur appel de puissance. La batterie lithium-ion, aujourd'hui largement majoritaire, n'a pas dit son dernier mot. La baisse de ses coûts est conditionnée par une montée en régime industrielle. Des progrès incrémentaux sont attendus pour augmenter sa densité énergétique. Pour trouver une véritable rupture en matière d'autonomie, talon d'Achille du transport électrique, des acteurs académiques d'ampleur mais aussi des industriels tels que General Motors et IBM explorent les batteries lithium-air. En utilisant une électrode en carbone et de l'air, en lieu et place de composés lourds, elles ont le potentiel de réduire considérablement le poids et de tripler la densité massique d'énergie.

Les supercondensateurs visent à compenser une autre faiblesse majeure du lithium-ion. À savoir : son manque de réactivité lors de charges ou de décharges massives et rapides. Compromis entre la puissance d'un condensateur et la capacité de stockage d'une batterie, les supercondensateurs bénéficient de progrès qualitatifs significatifs chez des fournisseurs comme Ioxus ou Maxwell Technologies. Ils permettraient de généraliser des applications comme la récupération d'énergie au freinage des transports lourds.

La filière hydrogène, enfin, joue le grand écart. Elle ambitionne de convertir l'électricité sous forme d'hydrogène - par une opération chimique d'électrolyse de l'eau - pour la consommer à l'autre bout dans des transports ou logements équipés de piles à combustible. L'avenir se chargera sans doute de faire le tri parmi cet éventail de technologies émergentes. Pour les industriels, il est en tout cas temps de s'intéresser au stockage énergétique.

Un électrolyseur permet de fournir l'énergie solaire à la demande

Pour s'insérer harmonieusement dans les réseaux électriques existants, les énergies d'origine renouvelables doivent soutenir le réseau au moment des pics de demande plutôt que d'y intégrer massivement de l'énergie lors des pics de production. Pour relever le défi, Helion, filiale d'Areva, a lancé avec l'université de Corse et le CEA la plate-forme Myrte (pour mission hydrogène renouvelable pour l'intégration au réseau électrique). Située à Ajaccio, cette installation inaugurée début 2012 vise à limiter le recours aux centrales thermiques en développant le stockage de l'énergie photovoltaïque. La plate-forme permettra d'évaluer la pertinence de miser sur un électrolyseur pour convertir l'électricité en hydrogène et oxygène pendant les heures de faible consommation. Lors d'un pic de demande, une pile à combustible reconvertit l'hydrogène et l'oxygène en électricité. Le projet de recherche inclut également l'étude du vieillissement des matériaux et des systèmes et l'évaluation de l'efficacité d'un panel de stratégies de commande. Il comprend enfin un volet de validation des résultats d'un logiciel développé par l'université de Corse pour simuler la répartition des flux énergétiques.

« La loi Nome va favoriser les stratégies de stockage »

OLIVIER LACROIX DIRECTEUR DE L'ACTIVITÉ INNOVATION CHEZ ENEA CONSULTING

Les mécanismes de marché en place ne sont pas suffisants pour inciter à l'investissement dans des systèmes de production de pointe. Pour y remédier, la loi Nome (Nouvelle organisation des marchés de l'électricité) prévoit la mise en place d'une obligation de capacité pour les fournisseurs d'électricité. Ceux-ci devront être en mesure de disposer en permanence de suffisamment de puissance pour l'ensemble de leurs clients. Cette loi prévoit également la création d'un marché de capacité, permettant aux différents acteurs d'externaliser cette obligation. Cette évolution du marché, dont les détails de la mise en oeuvre ne sont pas encore connus, permettra de promouvoir le développement de dispositifs d'effacement dans des industries énergivores et de systèmes de stockage d'énergie en plus des actuelles centrales de pointe.

vous lisez un article d'Industries & Technologies N°0946

Découvrir les articles de ce numéro Consultez les archives 2012 d'Industries & Technologies

Bienvenue !

Vous êtes désormais inscrits. Vous recevrez prochainement notre newsletter hebdomadaire Industrie & Technologies

Nous vous recommandons

[Pas à pas] Comment tirer parti de la réalité augmentée dans votre usine

[Pas à pas] Comment tirer parti de la réalité augmentée dans votre usine

Profitant des formidables progrès de l'informatique embarquée et de l'essor de l'usine 4.0, les exemples d'applications[…]

Stockae stationnaire : l'avenir est à l'hybridation

Stockae stationnaire : l'avenir est à l'hybridation

LES DONNÉES, CLÉ DE VOÛTE DE LA DOMOTIQUE

LES DONNÉES, CLÉ DE VOÛTE DE LA DOMOTIQUE

Bâtiments intelligents : des économies du sol au plafond

Bâtiments intelligents : des économies du sol au plafond

Plus d'articles