Energy storage is a key technology in the energy transition. Since wind and solar energy are intermittent, it is necessary either to associate with them an easily adaptable fossil energy, or an energy storage system. For the time being the share of these energies is small and it is therefore relatively easy to cover the intermittency by a modulation of the other sources of energy. It should be noted, however, that this leads to poorer economic use of other types of plants. From the moment when the share of renewable energies reaches a significant level, energy storage is required. However, there are no easily applicable solutions in this area. The most common solution for achieving significant storage capacity, which currently provides 99% of stationary storage needs, is to pump water at high altitude (storage phase) and then to recover power when needed, by sending the water back through a turbine. It is a well proven solution that leads to good overall yields (of the order of 80%) and which allows a very long life of the facilities. However, it is necessary to have adapted sites. In France, these sites are, for the most part already exploited. In addition, they are frequently far from the production sites, for example offshore wind turbines. Much progress has been made in the field of batteries, but they are not suited to large capacities or long storage times. For example, in the case of a wind turbine, storing the equivalent of the average production for 8 hours leads to an investment in batteries equivalent to the investment required for a wind turbine (Li-ion battery, with a 700 € / kWh of investment for the battery ). However, we can observe a lack of wind for several days. In addition, there is a lack of perspective regarding the life of batteries in such conditions. It is also envisaged to store electricity by producing hydrogen by electrolysis and then generating electricity in a fuel cell. However, the overall yield remains low (between 35 and 45%) and the storage of hydrogen in large quantities is not easy to ensure. Underground storage is possible, but it is imperative to guard against any risk of leakage, which leads to a problem of acceptability. Finally, the costs are high and all the more difficult to make profitable that the operation is intermittent. It is therefore imperative to study and develop innovative solutions in this field: mini hydraulic storage, seawater pumping, new batteries (such as Redox-flow batteries), other physicochemical systems? Many tracks can be envisaged, but none of them has yet been imposed on a large scale. It is therefore essential to identify new storage routes and to test them up to an industrial stage, in particular to have information concerning transient operation.
Le stockage d'énergie est une technologie clef de la transition énergétique. Comme les énergies éoliennes et solaires sont intermittentes, il faut soit leur associer une énergie fossile facilement modulable, soit un système de stockage d’énergie. Pour le moment la part de ces énergies est faible et il est donc relativement facile de couvrir l'intermittence par une modulation des autres sources d'énergie. Il faut noter toutefois que cela conduit à une moins bonne utilisation économique des autres types de centrales.
A partir du moment où la part des énergies renouvelables va atteindre un niveau significatif, le stockage d'énergie devient indispensable. Or, on ne dispose pas de solutions vraiment satisfaisantes dans ce domaine. La solution la plus répandue pour réaliser des capacités de stockage importantes, qui assure actuellement 99% des besoins de stockage stationnaire, consiste à pomper de l'eau en altitude (phase de stockage) puis à la turbiner (déstockage). C'est une solution éprouvée qui conduit à de bons rendements globaux (de l'ordre de 80%) et qui permet une très longue durée de vie des installations. Toutefois, il faut disposer de sites adaptés. En France, ces sites sont, pour la plupart déjà exploités. En outre, ils sont fréquemment éloignés des sites de production, s'il s'agit par exemple d'éoliennes en mer.
De grands progrès ont été accomplis dans le domaine des batteries, mais celles-ci ne sont pas adaptées aux grandes capacités ni à des temps longs de stockage. Ainsi par exemple dans le cas d'une éolienne, stocker l'équivalent de la production moyenne pendant 8 h entraîne un investissement en batteries équivalent à l'investissement nécessaire pour une l'éolienne (batterie Li-ion, avec l'hypothèse 700 € d'investissement batterie /kWh). Or, on peut observer une absence de vent pendant plusieurs jours. En outre, on manque de recul concernant la durée de vie des batteries dans de telles conditions.
Il est également envisagé de stocker l'électricité en produisant de l'hydrogène par électrolyse, puis en générant de l'électricité dans une pile à combustible. Toutefois, le rendement global reste faible (entre 35 et 45%) et le stockage de l'hydrogène en grandes quantités n'est pas facile à assurer. Le stockage souterrain est possible, mais il faut impérativement se prémunir de tout risque de fuite, ce qui entraîne un problème d'acceptabilité. Enfin les coûts sont élevés et d'autant plus difficiles à rentabiliser que le fonctionnement est intermittent.
Il est donc impératif d'étudier et développer des solutions innovantes dans ce domaine: mini stockages hydrauliques, pompage/turbinage d'eau de mer, nouvelles batteries (telles que les batteries Redox-flow), autres systèmes physico-chimiques? De nombreuses pistes peuvent être envisagées, mais aucune d'entre elles ne s'est encore imposée à grande échelle. Il est donc essentiel d'identifier des voies nouvelles de stockage et de les tester jusqu'à un stade industriel, notamment pour disposer d'informations concernant un fonctionnement en régime transitoire.
