Le stockage de l’énergie : carrefour des enjeux énergétiques, climatiques et sociétaux

Dans le monde tel que nous le connaissons, il y a encore une corrélation directe entre la consommation d’énergie d’un pays, et son PIB, directement relié au « confort » de sa population, même si le PIB ne dit pas tout (loin de là) sur ce « confort » (voir http://science-innovation-developpement.com/10-nouveaux-indicateurs-de-richesse-dont-leffort-de-recherche/ )

Nos systèmes énergétiques sont en mutation. Nés de la prise de conscience d’une nécessité de préserver notre environnement et le climat, différentes transitions énergétiques s’opèrent partout dans le monde. De nombreux engagements – nationaux, européens et intergouvernementaux – ont été pris afin d’encourager cette évolution : comme la loi pour la transition énergétique et la croissance verte, le Paquet Énergie-Climat de la Commission européenne, les Accords de Paris (COP21) et récemment le Plan Climat.

De nouvelles technologies accompagnent ces changements, mais celles-ci doivent encore bénéficier de progrès, que ce soit via des améliorations de leurs performances et des coûts réduits, ou pour en diminuer encore l’impact environnemental. Ces technologies ont bénéficié de plusieurs années de recherche mais de nouvelles ruptures technologiques seront nécessaires pour atteindre la neutralité carbone visée en 2050.

En France, les organismes de recherche et les universités ont donc un rôle majeur à jouer en dotant la société civile et les acteurs économiques des outils et des technologies capables d’accompagner la mutation de nos usages énergétiques tout en assurant la préservation de notre environnement pour les générations futures.

La question du stockage de l’énergie est cruciale, notamment s’agissant de l’énergie électrique. L’énergie peut être stockée sous la forme d’énergie mécanique (hydraulique et air comprimé), électrique (supercondensateurs et stockage électromagnétique), thermique, chimique (hydrogène) et électrochimique (batteries). Plusieurs étapes successives de conversion de l’énergie, de sa récupération / captation à son stockage, puis à son utilisation, sont nécessaires.

Stocker l’énergie, c’est préserver ou emmagasiner une quantité d’énergie pour une utilisation ultérieure. Ce paramètre est essentiel à la transition énergétique, car il permet de mobiliser les leviers concernant :

  • la production d’électricité, responsable de 40 % des émissions de CO2 dans le monde : le stockage de l’énergie doit permettre de mieux intégrer les énergies renouvelables (ENR)2, souvent décentralisées et non programmables, au mix énergétique, de participer à l’équilibre de l’offre et la demande et d’apporter l’énergie nécessaire lors des pics de consommation.
  • la mobilité (premier secteur émetteur de CO2 en France) : le stockage de l’énergie doit permettre de décarboner l’énergie utilisée par les transports3 et les systèmes électroniques embarqués – de plus en plus prégnants dans tous nos usages.
  • le bâtiment (premier secteur émetteur de CO2 en Europe) : les stockages thermiques doivent permettre de décarboner la production de chaleur en hiver et de froid (climatisation) en été.

L’Alliance nationale de coordination de la recherche pour l’énergie (Ancre) réunit les 19 principales institutions françaises de recherche publique dans le secteur de l’énergie. La recherche doit répondre à ces enjeux en proposant des technologies de stockage performantes et durables, tenant compte des systèmes de gestion et distribution de l’énergie associés. Mobilisant leurs compétences, couvrant des secteurs et applications très diversifiées (de la microélectronique à la thermique, en passant par l’électrochimie, l’hydrogène et la thermohydraulique), les chercheurs s’attèlent notamment à :

  • augmenter les performances énergétiques des systèmes de stockage (capacité de stocker plus d’énergie, plus longtemps, avec des pertes réduites etc.) ;
  • minimiser l’impact environnemental des technologies mobilisées (en réduisant – voire en s’affranchissant – des éléments critiques, les quantités de matériaux requis, les volumes et surfaces mobilisés, en favorisant le recyclage etc.) ;
  • optimiser le modèle économique associé à chaque technologie et, de facto, favoriser leur démocratisation et leur essor sur le marché (limiter les coûts à l’investissement, atteindre une maturité facilitant l’industrialisation des processus, présenter des coûts de fonctionnement compétitifs etc.).

Ancre a présenté plusieurs projets marquants sur le stockage de l’énergie à l’occasion de sa récente assemblée générale annuelle :

  • Développement d’outils numériques pour l’opération du stockage au service de l’intégration des ENR : cas pratique des systèmes insulaires
  • L’hydrogène utilisé à des fins énergétiques : un secteur en plein essor
  • Développements IFPEN sur les batteries à circulation REDOX et le Stockage par Air comprimé AACAES
  • Le stockage souterrain de la chaleur comme composant d’un système énergétique local pour la décarbonation des bâtiments

https://www.allianceenergie.fr

https://www.allianceenergie.fr/recherche-francaise-europeenne-stockage-energie-transition/

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