Stockage d'énergie : clé de voûte des économies connectées ?

Il convient tout d’abord de distinguer indépendance et autonomie : l’autoconsommation, qui consiste à consommer l’énergie que l’on produit, permet une autonomie relative. Avec une batterie au Lithium, on pourra assez facilement auto-consommer 90% de sa production. Les batteries trouvent ici toute leur pertinence simplement parce qu’elles permettent de stocker l’énergie produite, mais non-utilisée au moment de sa production. Mais les usagers concernés sont presque toujours connectés à un réseau de distribution électrique. L’indépendance suppose, elle, d’être capable de se passer intégralement du réseau de distribution, ce qui représente encore un challenge de taille, en tout cas en Europe. La situation française dénombre par ailleurs des environnements très différents, selon que vous êtes en Métropole ou Outre-Mer. Au nom de la péréquation tarifaire, le coût du KWh sera partout le même, mais le coût de production sera évidemment très différent d’un endroit à l’autre. De plus, Outre-Mer, compte-tenu de coupures de courant régulières, le besoin d’autonomie est avant tout un besoin de continuité : il s’agit de prendre le relais lorsque le réseau s’avère défaillant.

L’autoconsommation ne deviendra une pratique de masse que lorsque les usagers y trouveront un intérêt économique. Justement, partout dans le monde, les besoins en énergie sont en forte augmentation… comme les prix au KWh. 

Aujourd’hui, le marché repose essentiellement sur des solutions « plomb ». Si son succès est lié à un coût en apparence plus abordable, il pose néanmoins plusieurs problèmes de taille. D’abord, sa durée de vie est très limitée, c’est à dire quelques centaines de cycles. Très toxique pour l’environnement, il est également lourd et encombrant (5 à 10 fois plus que le Lithium). En termes de performances, le plomb offre en plus une faible profondeur de décharge (DoD) de l’ordre de 50 %. Cela signifie très concrètement que vous devez installer le double de la puissance voulue, puisque vous ne pouvez utiliser que la moitié de cette puissance.

Le lithium, lui, est plus compact et léger, et permet des décharges bien plus importantes, proches des 100 %. Mais il faut aussi mieux comprendre ce que l’on entend par « technologie au lithium » : c’est un nom générique donné à un vaste ensemble de solutions, qui contiennent certes du lithium, mais aussi nombre d’autres composants qui permettront de mettre l’accent sur la sécurité, le prix, la puissance, l’énergie, la durée de vie, la résistance aux températures… Lorsque l’on compare deux solutions de batteries délivrant véritablement la même puissance, les solutions lithium ne sont pas beaucoup plus chères que des solutions plomb. Et les coûts baissent : nous tablons sur une réduction de 50 % dans les dix prochaines années.

Il n’y a pas que les voitures électriques : c’est tout le marché du transport et notamment les bus électriques qui est en plein essor. Les grandes capitales européennes, mais aussi, de manière plus surprenante, des villes comme Dubaï, où le pétrole ne coûte pas grand-chose mais qui suffoque sous la pollution, s’équipent de bus électriques. Donc, sur le court terme, c’est surtout le transport qui va continuer de stimuler la demande. Le secteur des bateaux, gros ou petits, et la marine sont également des créneaux porteurs. L’électronique et la robotique constituent encore un autre marché, avec des besoins croissants et des exigences nouvelles en termes d’encombrements, de puissance, d’autonomie et de durée de vie. Cette forte demande globale va favoriser l’essor des batteries électriques et les innovations sur les solutions de stockage d’énergie au Lithium. Sur le plan de l’autonomie, de nombreuses technologies différentes sont à l’œuvre, avec chacune leurs avantages et leurs inconvénients. Au-delà de la réduction des coûts, le principal challenge reste la « densité d’énergie » : concevoir des batteries toujours plus compactes, plus légères et plus puissantes en augmentant la densité d’énergie par cellule.

Tout d’abord, il faut bien distinguer les systèmes Off Grid des systèmes Smart Grid, qui sont deux choses totalement différentes. Dans le premier cas, il n’y a pas de réseau : l’utilisateur final doit être producteur de son énergie. Dans le second cas, il y a un réseau qui va disposer de capacités réparties et qui sont gérées, voire mutualisées, souvent en amont du compteur. Les batteries permettent de constituer une réserve d’énergie pour l’opérateur réseau. Elles permettent aussi au gestionnaire d’un parc photovoltaïque de restituer l’énergie à un niveau et un moment convenus avec l’opérateur. 

La question des batteries est fortement liée à celle de l’intégration des ENR, principalement parce que ces énergies sont fluctuantes. Les batteries apportent des réponses à la discontinuité des sources d’approvisionnement en énergie. Au-delà de se prémunir contre les coupures du réseau, les solutions de stockage d’énergie favorisent en plus l’autoconsommation. Il y a toujours un décalage de temps entre la production de l’énergie avec des panneaux photovoltaïques et le moment de sa consommation. Avec une batterie, on passe facilement de 30 à 40 % d’autoconsommation à 90 %. Pour un particulier, le 100 % est néanmoins difficile à atteindre, en tout cas si l’on raisonne d’un point de vue économique : il faudrait tellement de batteries que cela ne serait plus rentable. Mais même avec une petite batterie, on permet déjà au particulier de rythmer sa consommation d’énergie. Il existe enfin d’autres applications comme permettre à un usager de rester dans son abonnement et de demander à la batterie de compenser un besoin soudain de puissance.