Stockage d’électricité dans les systèmes électriques

C‘est une tautologie bien connue des économistes du système électrique que « l’électricité n’est pas stockable ». On pourrait s’en tenir là et rappeler seulement les applications du stockage d’électricité sur quelques heures dans les systèmes autonomes ou pour les secours d’alimentation de tailles diverses, ou encore les stockages sur plusieurs jours, mois ou saisons que réalisent les centrales hydrauliques de pompage déjà incorporées aux grands réseaux lorsque des sites sont disponibles.

Toutefois, les choses peuvent évoluer en raison de besoins qui s’affirment et de réponses technologiques nouvelles :

• les besoins d’amélioration de la qualité de fourniture vont croissant et appellent des sources d’appoint de manière plus fréquente que le secours au sens strict ;

• le développement des sources de puissance décentralisées comme alternative au renforcement des réseaux de transport et de distribution, tant pour la fourniture de puissance que pour le soutien de la tension, est assez universellement envisagé chez les électriciens dans un contexte de croissance modérée de la demande ; on peut envisager d’utiliser un stockage comme source ou pour assurer un secours ou une régulation locale des flux d’énergie ;

• l’électrification à partir de sources d’énergies renouvelables, mais le plus souvent intermittentes par nature, requiert le stockage pour ajuster la production aux besoins ;

• enfin, l’évolution des technologies, soutenue par de nouveaux défis comme la traction électrique autonome, peut engendrer progressivement une diminution des coûts des systèmes de stockage à durée de décharge modérée (quelques heures au maximum) ou l’apparition de nouvelles sources, comme les supercondensateurs ou les stockages magnétiques impulsionnels, couvrant des plages de durée de fourniture (quelques minutes) peu ou mal desservies par des moyens plus traditionnels.

Le stockage de l’électricité passe le plus souvent par une forme d’énergie intermédiaire (gravitaire, de compression, chimique, cinétique, thermique...) que l’on accumule, puis transforme à nouveau en électricité. Seule l’électrostatique, avec les condensateurs ou supercondensateurs, et l’électrodynamique, avec les stockages magnétiques supraconducteurs, font quelque peu exception en stockant des charges électriques statiques ou en mouvement. Mais, comme on le verra, il s’agit plutôt de stockages à très court terme orientés vers les impulsions de puissance.

Les formules de stockage qui sont décrites et discutées par la suite s’adressent à des missions variées, en fonction de leurs caractéristiques technico-économiques, qui sont résumées succinctement, en ordre de grandeur, dans le tableau ci-après.

On aborde, de façon générale, les problématiques dans lesquelles se situent des projets de nature et de taille très diverses, tout d’abord les grands stockages centralisés, puis les systèmes à vocation plus décentralisée et généralement à bien plus faible temps de décharge. On évoque aussi succinctement le cas de sources intermittentes connectées au réseau. Dans le cas des systèmes décentralisés, certaines technologies en devenir peuvent aussi, à l’avenir, contribuer à une diversification et à un élargissement des missions du stockage.

On évoque enfin les méthodologies d’évaluation de projets de stockages d’électricité décentralisés, selon que l’on se place du point de vue d’un utilisateur d’électricité, d’un gestionnaire de réseau, ou encore d’un utilisateur d’énergie renouvelable autonome.