Comment stocker l'énergie renouvelable ?

Le stockage d’énergie par gravité

C’est le principe même de la loi universelle de la gravitation, découverte par Isaac Newton qui est appliquée. Utilisée pour stocker l’énergie électrique, cette technologie permet de transformer en électricité, l’énergie mécanique produite par le déplacement de masses.

Le mécanisme soulève des blocs en béton à une hauteur donnée. Lorsque l'objet est relâché, il tombe vers le bas, entraînant un générateur qui convertit l'énergie cinétique en énergie électrique.

Les blocs en béton s’élèvent lors de fortes périodes de production énergétique : en été par exemple lorsque le soleil est au rendez-vous. Il se déclenche ensuite, lorsque la demande énergétique est élevée.

Cette technique de stockage, considérée comme une batterie à haut rendement, est utilisée pour de grandes quantités d’énergies et peut aussi bien être logée dans une tour que dans un entrepôt industriel.

Les stations de pompage d’eau réversibles

En France, il existe 6 stations de transfert d'énergie par pompage (STEP). Toutes opérationnelles, elles ont une capacité de 4,8 MW. Son principe est similaire au système précédent, mais c’est ici l’énergie gravitationnelle de l’eau qui est utilisée.

Le transfert d’eau entre deux bassins dénivelés entraîne une turbine qui permet à nouveau de convertir le mouvement de l’eau en énergie électrique. Lorsque la demande est faible, l’eau du bassin inférieur est pompée dans le bassin supérieur et inversement lorsque la demande est élevée.

Les batteries

Les batteries sont les systèmes les plus utilisés pour le stockage d’énergie produite par les sources d'énergie renouvelable telles que les panneaux solaires ou les éoliennes. Il en existe différents types :

• les batteries au lithium-ion
• les batteries au plomb-acide
• les batteries au sodium-soufre
• les batteries au fer-air
• les batteries au nickel-cadmium

Contrairement aux stockages par gravité et au pompage d’eau réversible, les batteries transforment elles, l’énergie chimique en électricité. Chaque pile est constituée par deux électrodes : une cathode et une anode. Ces électrodes sont séparées par un électrolyte qui assure le transfert d’énergie provoquée par la réaction chimique en fonction du type de batteries.

Cette réaction chimique est dite réversible car elle provoque un transfert de la cathode vers l'anode et vice versa pour stocker ou libérer l’énergie électrique en fonction du besoin.

En France, ce sont les batteries lithium-ion les plus exploitées pour leur densité d'énergie élevée et leur durée de vie plus longue.

Le solaire thermodynamique à concentration

Ce système exploite le rayonnement du Soleil. Les centrales solaires thermodynamiques utilisent des miroirs afin de converger les rayons du soleil vers un fluide chauffé à haute température.

Elles offrent la plus grande capacité de production d’électricité et ne sont aujourd’hui dépassées que par les centrales hydroélectriques conventionnelles. Ce stockage thermique représente plus de 10 fois la capacité mondiale de stockage des batteries en lithium.

En France, selon le ministère de la transition écologique “la production de la filière solaire thermique s’élève à 2,2 TWh en 2020 (+ 2,8 % par rapport à 2019)”. L’Espagne reste leader mondial de stockage solaire thermique avec plus de 50 centrales fonctionnelles.

Le stockage de chaleur de masse

Il consiste en l’accumulation de l’énergie dans un matériaux à forte capacité thermique tels que les pierres ou les courants d’eau.

Selon la technique utilisée, ces systèmes de stockage d’énergie thermiques peuvent stocker l’énergie excédentaire durant des heures, des jours ou même des mois.  C’est une technique très utilisée notamment dans les systèmes de chauffage ou de rafraîchissement des bâtiments.

Il existe 3 manières de stocker ou libérer de la chaleur :

• un changement de température du matériau sans changement d’état physique : c’est la chaleur sensible.
• un changement de température du matériau avec un changement d’état physique : passage d’un état solide à liquide ou liquide à gazeux : c’est la chaleur latente.
• une réaction chimique permet de dégager ou d’absorber la chaleur : c’est la chaleur thermochimique.

Le système d’énergie thermique sensible est considéré comme le plus viable puisqu’il utilise des ressources naturelles comme l’eau, le sable,  des briques ou même de la roche.

L’air comprimé

L’énergie éolienne génère généralement plus la nuit notamment par le fait d’une plus grande intensité du vent. Cette énergie générée n’est pas toujours utilisée puisque la consommation la nuit est très faible.

Le système de stockage d’énergie par air comprimé permet de récupérer et de restituer de l’énergie à partir d’un mécanisme de compression de l’air. L’énergie emmagasinée dans l’air est libérée sous forme mécanique lorsque l’air se détend vers une zone où il y a moins de pression. C’est que l’on appelle l’énergie pneumatique. C’est cette même énergie qui va permettre de déplacer des turbines qui à leur tour vont produire de l’électricité.

Ainsi, force est de constater que les systèmes de stockage d’énergie sont de plus en plus nombreux et qu’ils ne cessent de se développer. Cela étant le reflet même de la marche à suivre afin d’atteindre l’indépendance énergétique et de dire adieu au gaz.