STOCKAGE DE L'ÉNERGIE ÉLECTRIQUE

L’électricité, correspondant à la mise en mouvement d’électrons dans des matériaux conducteurs, est un vecteur énergétique qui permet de transporter de l’énergie entre une source (générateur) et un dispositif dédié à un usage. La spécificité de l’électricité est la multiplicité des services qu’elle peut rendre : à travers de nombreux dispositifs techniques, elle peut en effet aisément permettre de produire de la chaleur, du froid, de la lumière ou de la force motrice (grâce au moteur électrique). N’existant pas à l’état naturel sous une forme exploitable, l’électricité est une forme d’énergie dite « secondaire », c’est-à-dire issue de la transformation d’énergies primaires. Ces dernières peuvent être fossiles (pétrole, gaz, charbon), nucléaires ou renouvelables (provenant du rayonnement solaire, du vent, du cycle de l’eau, de la biomasse…). L’utilisation des énergies renouvelables pour produire de l’électricité constitue une alternative à notre schéma énergétique. Mais, contrairement aux ressources fossiles, l’électricité, qui n’a d’existence que si elle est utilisée, ne se stocke pas en tant que telle et doit être convertie en une autre forme d’énergie pour pouvoir être réutilisée plus tard. Si différents moyens de stockage existent, ils sont largement insuffisants pour répondre aux besoins croissants d’électricité dans le monde, ce qui constitue un défi important pour la recherche, l’innovation et le développement industriel. Les recherches dans ce domaine sont nombreuses, variées et fécondes.

Pourquoi et comment stocker l’énergie électrique

Sur une production mondiale d’énergie primaire de quelque 13 800 millions de tonnes équivalent pétrole (Mtep), 80 p. 100 proviennent de ressources fossiles. Or, la lutte contre le réchauffement climatique est devenue un enjeu stratégique majeur. En 2015, la Conférence des parties de Paris (COP21) a dans ce sens marqué un tournant avec, entre autres, des prises de décisions historiques sur les objectifs de diminution des émissions de gaz à effet de serre dont au premier plan le dioxyde de carbone (CO₂). La réduction des émissions de CO₂ implique, d’une part, de réduire la consommation d’énergies fossiles, en particulier dans le domaine des transports (remplacement des véhicules thermiques) et, d’autre part, de trouver des alternatives aux centrales thermiques (utilisant les énergies fossiles) et nucléaires (pour des raisons liées à la problématique des déchets et à la sécurité) pour la production d’énergie électrique. On pense alors aux énergies renouvelables, avec principalement l’éolien et le solaire, qui sont disponibles en quantités quasi illimitées. Leur contribution dans notre approvisionnement énergétique est donc appelée à progresser rapidement. Cependant, ces deux sources d’énergies renouvelables souffrent d’un défaut majeur : elles sont par nature intermittentes – c’est-à-dire qu’elles ont une production variable et discontinue dans le temps, dépendant des conditions météorologiques ou du cycle jour-nuit – et ne sont donc que rarement en adéquation temporelle avec la demande d’électricité. Ainsi, il est illusoire de chercher à s’éclairer la nuit grâce à de l’électricité directement issue de panneaux photovoltaïques puisque ceux-ci ne peuvent en produire qu’en journée. La production d’électricité par les éoliennes est quant à elle soumise aux caprices du vent et ne peut assurer directement et de façon continue l’alimentation en énergie des foyers et des industries. Parallèlement au développement et à l’amélioration des technologies de collecte des énergies renouvelables, il est donc indispensable de développer des solutions de stockage adaptées pour gérer ce décalage entre production et utilisation de l’électricité.

Une autre stratégie pour diminuer l’émission[...]