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Accueil > Espace Découverte > Les clés pour comprendre > Le stockage massif de l'énergie > Les verrous technologiques et les besoins en R&I

Les verrous technologiques et les besoins en R&I

De façon générale, les technologies actuelles ont toutes besoin d'améliorations significatives pour développer un marché à un taux de rentabilité compétitif.

Les principaux sujets de recherche portent sur :

  • les procédés de fabrication et de mise en œuvre,
  • les matériaux (contenant et contenu),
  • le rendement global, l'autodécharge et les pertes,
  • la durée de vie et le vieillissement, la sécurité, la localisation et le lien avec le réseau (approche système).

 

+ STEP
 + CAES
 + Procédés électrochimiques
 + Stockage de chaleur
 + Stockage d'hydrogène
 + Comparaison technico-économique des différents types de stockage

 

STEP

Si on peut considérer les STEP en région montagneuse à un niveau mature, des recherches sont toujours nécessaires pour optimiser les pompes-turbines (diminuer les pertes, vitesse variable) et les infrastructures.

L'utilisation de cette technologie en bord de mer doit encore faire l'objet de recherches, pour limiter la corrosion par l'eau salée entre autres. En outre, des études sont aussi à conduire pour identifier les meilleurs sites potentiels, et évaluer les besoins en génie civil et les impacts sur l'environnement.

CAES

Différentes recherches sont en cours :

  • pour améliorer le fonctionnement du système de compression sous haute pression et haute température.
  • pour améliorer la tenue mécanique et la conductivité des matériaux pour les échangeurs sont aussi à améliorer.
  • Concernant le réservoir de stockage de la chaleur, la nature et les caractéristiques du container comme du milieu caloporteur sont critiques, notamment pour limiter les pertes.
  • La turbine de détente doit bien adapter la contrainte de variation de pression, par exemple à la haute température.
  • Des progrès sont également attendus sur l'étanchéité et la stabilité des cavités des systèmes AA-CAES.
  • Les possibilités de stockage autres qu'en souterrain restent aussi à explorer.

Procédés électrochimiques

Les progrès sont principalement attendus au niveau des matériaux et des composés chimiques utilisés notamment en liaison avec la thermique.

De nouveaux procédés de fabrication et de mise en œuvre sont également étudiés, ainsi que des avancées sur la gestion de la batterie elle-même (gestion des réserves d'électrolytes entre autres) pour augmenter la durée de vie, l'autonomie et le recyclage du système.

Les problématiques environnementales et de sécurité sont également à prendre en compte car les batteries contiennent des solvants polluants ou des terres rares (le lithium), et le sodium fondu à 300 °C ou les batteries Li-ion peuvent se révéler dangereuses.

  Stockage de chaleur

Les principaux axes de recherche portent sur :

  • les matériaux, dont il convient de diversifier l'offre, d'augmenter la durée de vie et d'améliorer les propriétés thermo-physiques (haute température, rendement) ;
  • la diminution du volume d'encombrement ;
  • la réduction des pertes entre stockeurs et échangeurs constituent deux autres voies d'évolution.

Stockage d'hydrogène

Les attentes portent d'abord sur la production propre d'hydrogène. Concernant le stockage, les recherches concernent l'élaboration de nouveaux concepts et de nouveaux matériaux avec le maximum de sécurité et à un coût acceptable ; citons deux exemples de projets ANR en cours que sont le stockage de l'hydrogène dans les solides à pression ambiante et le stockage sous haute pression (350-700 bar).

 

Comparaison technico-économique des différents types de stockage

Chaque technologie a ses propres caractéristiques qu'il convient de comparer en fonction de l'usage souhaité. En effet, aucun procédé n'est par définition mieux qu'un autre, chacun peut répondre aux besoins locaux ou nationaux en fonction de plusieurs facteurs que sont bien sûr la technique mais aussi la sécurité, les émissions de CO2, la localisation géographique et la proximité de la source d'énergie, la surface d'encombrement, la liaison avec le réseau en place, la gestion complète du cycle de vie, etc., et les coûts d'investissement et de fonctionnement.

Pour 1 kWh d'électricité stocké, les coûts opératoires se situent aux environs de 0,11 € pour les STEP et 0,12 € pour les technologies de CAES installées. Les autres solutions n'étant pas opérationnelles, leurs dépenses d'exploitation ne sont pas disponibles.

Aujourd'hui et à court terme, ces coûts sont donc encore élevés en comparaison des coûts européens moyens de l'ordre de 0,05 à 0,07 €/ kWh pour une centrale à gaz naturel ou au charbon. Mais des techniques de stockage opérationnelles et compétitives pourraient arriver à maturité au moment où la prévalence des énergies intermittentes commencera à rendre leur usage indispensable, soit au-delà de 2025. Précisons qu'à ce jour, il n'existe aucun business model permettant de traiter plus largement de l'économie du stockage de l'énergie ; ils dépendront du type de stockage et de son insertion dans la chaîne entre production et utilisateurs.

 

 

+ IFPEN > Événements > Panorama 2013 : "Stockage massif de l'énergie - Un impératif pour réussir le mix énergétique de demain ?"

(31 janvier 2013, Paris)

 
Contacts :   Catherine Ponsot-Jacquin   -    Jean-Fabrice Bertrand
  

 

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Citation

"La montée en puissance attendue de l'électricité d'origine éolienne ou solaire imposera certainement progressivement des moyens de stockage massifs d'énergie. Même si de nombreuses incertitudes demeurent aujourd'hui, l'importance de l'enjeu justifie pleinement la mobilisation de tous les acteurs dans ce domaine, en particulier en termes de recherche, face aux nombreux défis scientifiques et technologiques posés par les différentes solutions envisagées, à concevoir ou à améliorer."
 
Catherine Ponsot-Jacquin ,
Direction de la Stratégie IFPEN