Sans stockage de l'énergie, le potentiel des énergies renouvelables ne peut être pleinement exploité, ce qui compromet les objectifs de consommation nette zéro. Cependant, les compromis et la complexité des marchés de l'énergie signifient que seuls quelques acteurs peuvent bénéficier de l'augmentation de la capacité de stockage.

Un besoin urgent, un marché en plein essor

Malgré de forts vents contraires, en 2023, les investissements dans les énergies propres avaient atteint 1’700 milliards de dollars, soit 65% de plus que les combustibles fossiles. Des objectifs de transition ambitieux garantissent que les investissements dans les énergies renouvelables et les technologies connexes continueront de croître. Lors de la COP28 à Dubaï, le monde a convenu de tripler la capacité des énergies renouvelables d'ici à 2030. Selon BloombergNEF, les investissements dans le stockage de l'énergie doivent tripler pour atteindre 93 milliards de dollars par an afin de parvenir à une consommation nette nulle (BloombergNEF, Energy Transition Investment Outlook, 2023).

Renouvelable, mais peu fiable

Les énergies solaire et éolienne sont naturellement propres et abondantes, mais leur offre n'est pas fiable. En outre, même lorsque les conditions météorologiques sont idéales, les périodes de pointe de l'offre d'énergie renouvelable ne correspondent pas toujours aux périodes de pointe de la demande d'électricité. Le stockage d'énergie comble ce fossé en permettant de stocker l'énergie renouvelable excédentaire produite aux heures de pointe et de l'utiliser ultérieurement, lorsque la demande d'énergie est élevée (mais la capacité renouvelable faible).

L'énergie peut être stockée de différentes manières, ce qui a donné lieu à un large éventail de technologies de stockage.

Ne pas disposer de suffisamment d'énergie renouvelable au bon moment est un problème, en avoir trop en est un autre. Lorsque les énergies solaire et éolienne sont fortes, elles peuvent surcharger les lignes de transmission, ce qui entraîne des embouteillages, des coupures de courant et même des pannes d'électricité. Par conséquent, les énergies renouvelables doivent souvent être désactivées ou réduites pour éviter de surcharger le système. En Californie, 1,9 TWh d'énergie solaire a été coupé en 2022, ce qui équivaut à alimenter 200'000 foyers pendant une année entière (WEF, 2023. «Storage is the key to the renewable energy revolution»). En 2020, le Royaume-Uni a coupé suffisamment d'énergie éolienne pour alimenter plus d'un million de foyers par an (Lane, Clark and Peacock, LLP. January 2021. «Is Battery Storage a good investment»).

Les coupures de courant ne gaspillent pas seulement de précieuses ressources énergétiques, elles risquent également de retarder le taux de développement des énergies renouvelables. Les gestionnaires de réseau hésitent à investir davantage dans l'augmentation de l'offre si les revenus générés par les énergies renouvelables ne peuvent pas être intégralement perçus ou si les coûts de maintenance ne peuvent pas être couverts.

Pas de solution de stockage universelle

L'énergie peut être stockée de différentes manières, ce qui a donné lieu à un large éventail de technologies de stockage (voir figure 1). Ces technologies vont de la capture du potentiel énergétique des réactions électrochimiques à l'intérieur des batteries à des méthodes beaucoup plus importantes telles que les centrales hydroélectriques par pompage, qui stockent le potentiel énergétique des flux d'eau entre d'immenses réservoirs. 

Chaque technologie possède des caractéristiques distinctes qui peuvent constituer une force ou une faiblesse, selon les conditions du marché dans lesquelles elle est appliquée. Par exemple, les supercondensateurs utilisent des champs magnétiques pour stocker et délivrer de brèves impulsions de haute tension, comme lorsque le moteur d'un véhicule électrique s'allume et s'éteint à un feu rouge. Ils sont donc idéaux pour l'alimentation électrique d'urgence dans les hôpitaux ou les transports publics.

Figure 1 - Technologies de stockage de l'énergie par type, durée et application finale

L'hydroélectricité par pompage est connue pour sa longévité et sa fiabilité, ce qui en fait de loin la principale source de stockage installée. Elle est toutefois limitée aux régions qui ont la chance d'avoir de l'eau et de l'espace en abondance. En outre, elle a un temps de réaction retardé, ce qui la rend moins adaptée aux réseaux d'énergie de la prochaine génération, qui exigent une mise en marche et un arrêt quasi instantané.

Des batteries en plein essor

Grâce aux véhicules électriques, la technologie des batteries a considérablement progressé, même à grande échelle, ce qui est nécessaire pour les réseaux électriques. Plus important encore, le coût des batteries a chuté de 80% au cours de la dernière décennie. Le stockage par batterie devrait connaître un taux de croissance annuel de 29% jusqu'en 2030, et de 18% chez les utilisateurs d'énergie commerciaux et industriels, tels que les centres de données et les hôpitaux, qui exploitent leurs propres systèmes de stockage d'énergie.

Les batteries présentent d'autres avantages. Elles sont peu coûteuses, faciles à installer, polyvalentes et, comme les supercondensateurs, elles peuvent fournir une tension élevée qui peut être rapidement augmentée ou diminuée. Elles sont donc idéales pour aider les opérateurs de réseaux à atténuer de manière rentable les déséquilibres quotidiens entre la demande et l'offre qui se sont intensifiés avec l'utilisation des énergies renouvelables.