Absence de vent, pénurie d’eau ou faible ensoleillement en hiver: même après la transition énergétique, la demande en électricité doit pouvoir être satisfaite à tout moment. Pour cela, il existe diverses technologies de stockage qui jouent différents rôles dans le système énergétique.
Stefan Oberholzer: D’une manière générale, l’offre en électricité doit toujours être équivalente à la demande afin d’assurer la stabilité du réseau électrique. La transition énergétique nous confronte à de nouveaux défis dans ce domaine, puisque le vent et le soleil ne fournissent pas toujours de l’électricité quand on en a besoin. Cette variabilité se traduit par un besoin accru en termes de flexibilité. Autrement dit, nous devons être capables de réagir afin de maintenir l’équilibre du système en cas de fluctuation de la consommation ou de la production d’électricité.
Seulement jusqu’à un certain point. S’il n’y a pas de soleil malgré des prévisions météorologiques contraires, il n’est pas possible d’augmenter la production d’électricité en cas de hausse de la demande. Il est plus facile de compenser les effets saisonniers en raison des différents profils de production des énergies renouvelables. L’énergie hydraulique et solaire est plutôt disponible au printemps et en été, tandis que le vent souffle plus fort en automne.
Le réseau électrique suisse joue un rôle central dans la compensation de ces inconvénients. Si les possibilités de raccordement au réseau pour transporter l’électricité produite par les énergies renouvelables font défaut, il est inutile d’augmenter les capacités de production du pays. Il suffit de regarder ce qui se passe au-delà de nos frontières pour comprendre ce qu’il faut faire. Dans un rapport publié fin 2023, l’Agence internationale de l’énergie indique que la transformation et le développement des réseaux de distribution et de transport devront doubler d’ici 2040 partout dans le monde. Dans le cas contraire, l’électrification visée par les énergies renouvelables – et donc les objectifs climatiques – ne pourront pas être atteints. La situation est similaire en Suisse.
Il faut créer des solutions de stockage pour stocker le courant lorsqu’il peut être produit. Si la demande en électricité augmente alors qu’il n’est plus possible de produire, on pourra recourir à ces réserves. Ces accumulateurs peuvent être installés chez des particuliers, des professionnels ou des entreprises d’approvisionnement en énergie.
Pour le stockage, l’énergie est convertie d’une forme à une autre. Une nouvelle conversion libère l’énergie stockée sous forme de courant.
Le besoin effectif d’accumulateurs, ou de capacité de stockage, dépend du développement du réseau, du type et de la quantité d’électricité produite et de la gestion de la demande. En Suisse, certaines mesures ont déjà été prises dans ce sens. En ce qui concerne le développement du réseau, la loi fédérale «Stratégie Réseaux électriques» a permis d’améliorer dès 2019 les conditions générales pour la transformation et le développement, ainsi que les conditions préalables à l’optimisation et au développement des réseaux électriques.
La loi sur l’approvisionnement en électricité a établi les fondements permettant d’utiliser des accumulateurs appropriés dans l’ensemble du système électrique. Les gestionnaires d’accumulateurs sont, en vertu de la loi, propriétaires de leurs flexibilités. Par conséquent, ils sont en mesure de les proposer là où elles sont le plus utiles au système. Ce sont notamment les autoconsommatrices et autoconsommateurs qui sont incité(e)s à exploiter leur important potentiel de flexibilité et à générer ainsi des revenus supplémentaires.
Il est vrai que les batteries jouent un rôle majeur dans le stockage de l’électricité et qu’elles joueront un rôle encore plus important à l’avenir, et ce, qu’il s’agisse de batteries mobiles, comme celles des véhicules électriques, ou de batteries stationnaires. En se basant sur le scénario d’une production d’électricité reposant à 100% sur les énergies renouvelables, l’université finlandaise LUT estime qu’en 2050, 60% du stockage d’énergie en Europe sera assuré par des batteries.
Il existe en principe différents types d’accumulateurs pour le stockage d’électricité. Il existe des accumulateurs mécaniques comme les accumula teurs à pompe ou à gravité. Les batteries font partie des accumulateurs électrochimiques. Les condensateurs sont des accumulateurs électriques qui stockent des charges et l’énergie électrique associée plutôt à court terme sous la forme d’un champ électrique. Le power-to-gas ou le power-to-hydrogen sont des accumulateurs chimiques qui permettent de stocker l’énergie sur de longues périodes. Quant au power-to-heat, il s’agit d’un stockage thermique.
Le principal défi est de pouvoir répondre à la demande en énergie tous les jours. Les technologies de stockage doivent donc être en mesure de couvrir les périodes sans vent, les journées hivernales peu ensoleillées ou les épisodes de pénuries d’eau.
Il est donc logique de miser sur différentes technologies. Les centrales hydroélectriques à accumulation jouent un rôle central dans l’équilibre saisonnier. Les accumulateurs décentralisés, eux, sont plutôt destinés à la stabilisation du réseau et à l’équilibrage journalier. Les électrolyseurs, qui convertissent l’électricité renouvelable en hydrogène pour le stockage, peuvent également exercer une fonction de compensation dans le système électrique.
Quelles que soient les technologies de stockage, un niveau élevé d’électrification est le moyen le plus simple et le plus efficace d’abandonner les combustibles fossiles.
Dr. Stefan Oberholzer
Au niveau de réseau le plus élevé, les réservoirs d’eau sont et restent d’une grande importance. Selon le rapport «Stockage d’énergie en Suisse», l’énergie stockée dans les accumulateurs par pompage, c’est-à-dire l’énergie récupérée par ces accumulateurs, va plus que doubler d’ici à 2050. Mais d’autres types de stockage, combinés au couplage de secteurs, peuvent également jouer un rôle dans le réseau de transport. Le couplage de secteurs désigne d’une manière générale l’association des «secteurs énergétiques» de l’électricité, du gaz, de la chaleur et des transports. Les installations techniques, les infrastructures et les marchés des différents secteurs doivent être mieux coordonnés afin d’établir un système énergétique intelligent à grande échelle. Les possibilités de stockage dans les secteurs peuvent également jouer un rôle dans le réseau de transport, par exemple dans la fourniture de services-système.
En 2022, près d’une maison individuelle sur trois équipée d’une installation photovoltaïque disposait d’un accumulateur. Il ne sera toutefois pas nécessaire à l’avenir d’installer des accumulateurs dans chaque foyer pour garantir une flexibilité suffisante.
Par ailleurs, l’objectif des gestionnaires de réseau est de permettre une exploitation du stockage décentralisé la plus «conviviale» possible pour le réseau. L’utilisation de la recharge bidirectionnelle avec des véhicules électriques ou des communautés électriques locales raccordées au réseau de distribution offrent certainement une plus grande marge de manœuvre pour l’utilisation de possibilités de stockage.
Je pense que les batteries seront d’une importance capitale. Cela ne signifie pas pour autant que d’autres formes de stockage, comme les accumulateurs thermiques saisonniers associés à l’approvisionnement en chaleur par le réseau, n’auront pas un rôle important à jouer. Quelles que soient les technologies de stockage, un niveau élevé d’électrification est le moyen le plus simple et le plus efficace d’abandonner les combustibles fossiles.
