Systèmes de stockage d'énergie électrique

L'électricité constitue un vecteur énergétique particulièrement attractif, son taux de pénétration en croissance permanente en témoigne [D 3 900v2]. Cependant, sa production consomme aujourd'hui près de 40 % de l'énergie primaire mondiale alors qu'elle ne contribuait, en 2009, qu'à hauteur de 17,3 % à l'énergie finale (au niveau français, cette proportion était de 22 %). En outre, l'importance de l'électricité dans la demande d'énergie finale ne cesse de croître : moins de 3 % en 1940, 9,4 % en 1973, 17,3 % en 2009 et des prévisions comprises entre 25 et 30 % à l'horizon 2030.

Actuellement, l'électricité est à plus de 80 % d'origine non renouvelable et participe significativement à la déplétion des ressources fossiles et fissiles non renouvelables ainsi qu'à la dégradation de l'environnement (de l'extraction minière aux rejets associés à sa production). Mais la proportion de sa part renouvelable croît et il apparaît que l'électricité se place au premier rang des vecteurs énergétiques qui permettraient d'assurer un développement soutenable de l'humanité . Parmi ses avantages, nous soulignons qu'elle peut à la fois être aisément produite à partir de toutes les ressources primaires, notamment renouvelables et être convertie avec des qualités inégalées telles que de hauts rendements, une grande souplesse, une très faible pollution locale et cela dans la quasi-totalité des services énergétiques (par exemple, éclairage, ventilation, traitement de l'information, transports...).

Elle souffre cependant d'un lourd handicap lié aux « modestes » performances de ses moyens de stockage. Qu'il s'agisse de leur énergie spécifique (kWh/kg ou kWh/dm³) bien inférieure à celle du pétrole alors même que c'est une caractéristique essentielle pour les applications embarquées, ou encore de leur coût. Il faut cependant remarquer que nos exigences actuelles de performances du stockage de l'énergie sont essentiellement dictées par nos habitudes d'exploitation du pétrole et autres ressources primaires non renouvelables abondantes et déjà stockées (gratuitement)... Ces performances sont sans doute à l'origine de ces propos absurdes mais si souvent entendus dans le contexte des réseaux de production-distribution électrique : « l'électricité ne se stocke pas... ».

Pourtant, le stockage d'énergie électrique, parce qu'il apporte des services pertinents, est déjà largement exploité, via de nombreuses solutions technologiques [D 4 030] et dans de nombreuses situations que nous proposons de décrire de façon unifiée dans cet article.