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Stockage des énergies renouvelables dans des batteries – 21 12 2015

Les énergies renouvelables intermittentes, le solaire et l’éolien, sont depuis  2005 en  forte progression dans le monde, même si elle s’est ralentie depuis 2 ans.  Le solaire  photovoltaïque est passé au niveau mondial  de 40 GW en 2010 à 178 GW en 2014 (source SPE) et l’éolien de 198 GW en 2010 à 370 GW en 2014 (source GWEC).

C’est un fait très positif mais si l’on veut en faire des sources d’énergie à part entière (pour la transition énergétique !) il faut trouver un remède à leur intermittence en palliant à leurs pointes et/ou absence ou déficit de production par un stockage des pointes avec un rendu pendant leur absence ou déficit.

Le stockage dans des batteries

Ce stockage est très bien adapté pour stocker de petites ou moyennes quantités d’énergie électrique, depuis quelques  kW jusqu’à 10 MW ou depuis quelques kWh jusqu’à quelques MWh.

Cela va donc des applications des énergies renouvelables en résidentiel (appartement, pavillon ou petite résidence) avec un stockage de 5 à 30 kW sous la forme d’un chauffe-eau mural (voir photos


), bâtiment commercial, hôtel jusqu’aux installations (voir photos de stockage de quelques MW

) dans des usines et entrepôts (voir photo
) et pour les champs d’éoliennes ou de panneaux photovoltaïques voir photo
).

Maintenant tous les acteurs mondiaux sont passés aux batteries Lithium et cela depuis plus de 5 ans. (Voir le NB à la fin de ce texte sur les autres batteries).

On était à 45 MW fin 2012 mais on sera à 800 MW environ installés fin 2015

On peut donner ici une liste (non exhaustive) de 13 sociétés dans ce domaine (Europe, Japon / Corée / Chine, USA) et de leurs réalisations industrielles en fonctionnement ou en préparation : 11 fabricants de batterie (Tesla, Sonnenbatterie, Saft, Bolloré, Mercedes/Deutsche Accumotive, Toshiba, Samsung SDI, LG Chem, Panasonic, BYD et Sony) et 2 développeurs de systèmes (S&C Electric Co et Akuo Energy)

Pour les batteries Lithium on prévoit pour 2030 (et déjà certains fabricants l’annoncent pour les toutes prochaines années) :

Une forte baisse des coûts : l’investissement est prévu de 500  euros par kWh versus 1500 en 2015 et de 600 euros par kW installé et même une baisse plus forte si la production de grande série est un succès dans le monde

Un rendement électrique de 85 % ;

Une durée de vie de 20 ans ;

Un nombre de cycles de 10 000 ;

Les logiciels  de stockage permettront une gestion de l’électricité procurant des économies importantes : l’autoconsommation se révélera intéressante et avec ces logiciels évolués et les réseaux électriques distribués intelligents, les producteurs/consommateurs pourront gérer activement leur production et leur consommation d’énergie !

Rappelons-le, pour le stockage des petites / moyennes quantités d’énergie électrique (1 à 50 kWh pendant 1 à 8h environ), venant des énergies renouvelables intermittentes (le photovoltaïque surtout) il n’y a pas vraiment d’autre alternative industrielle à ce jour pour ce créneau de quantité d’énergie électrique.

Ce type de stockage dans des batteries va donc se développer fortement : il est déjà à 800 MW fin 2015 et sera vers 2 GW installés en 2020 et il continuera ensuite à progresser vers 6 à 8 GW aux environs de 2030.

NB1 – Avant les batteries Lithium, on avait les batteries Sodium / Soufre qui ont donné des importantes installations de stockage (voir photo
), surtout au Japon et aux USA, jusqu’aux années 2010 (environ 500 MW installés avec des unités de 2 à 20 MW) et dans l’avenir vers 2030 les batteries Lithium  pourront avoir des concurrentes car les anodes Aluminium, Sodium et Magnésium et autres n’ont pas dit leur dernier mot versus celles au Lithium !

NB2 – Rappel : Il y a aussi 3 autres solutions de stockage :

Pour les puissances > 10 MW les STEPs « Station de Transfert d’Energie par Pompage » (stockage efficace et de bon rendement (85% en 2030) sous forme d’énergie hydraulique / mécanique, avec turbinage réversible d’un bassin supérieur à un bassin inférieur) et il y a déjà plus de 150 GW installés mondialement ! C’est la solution de stockage la plus utilisée jusqu’à maintenant mais on ne peut pas installer partout une telle station avec des bassins inférieur et supérieur.

Les CAESs (stockage sous forme d’air comprimé mais de rendement un peu moins bon (70% en 2030 pour la variante adiabatique) sont utilisés quand la solution STEP ne peut pas être implantée) et il y en a déjà plus de 500 MW installés mondialement.

Hydrogène : il sera aussi une bonne solution dans ce créneau d’énergie, pour 2020 et après (article à paraitre).

E. d’Orsay, 21 12 2015