Le développement des énergies renouvelables – dont la production est variable – va de pair avec le stockage d’énergie. Diverses technologies existent déjà pour emmagasiner l’excédent de production. En Suisse, le stockage est particulièrement crucial en période estivale. Cet article se concentrera sur les technologies de stockage d’énergie.
L’importance du stockage d’énergie en Suisse
La Confédération se trouve dans une situation énergétique paradoxale, ce qui souligne l’importance de développer des solutions de stockage d’énergie.
La production excédentaire d’électricité en été
La majorité de l’électricité suisse est produite durant l’été. Bien que la production d’énergie éolienne et solaire diminue à cette période en raison des fortes chaleurs et du manque de vent, la production hydroélectrique atteint son apogée. L’hydroélectricité bénéficie en effet de la fonte des neiges, augmentant le débit des cours d’eau. Malgré la baisse de production du solaire et de l’éolien, l’électricité est excédentaire en été, couvrant les besoins de mai à octobre. La Confédération devient même exportatrice d’électricité en juillet et septembre.
La Suisse, importatrice d’électricité en hiver
En hiver, la situation énergétique suisse se complique, avec des besoins en électricité 20 à 30 % plus élevés qu’en été. Cependant, la production n’arrive pas à satisfaire la demande, malgré une augmentation de la production solaire et éolienne en hiver. La Suisse doit donc importer massivement de l’électricité pour couvrir les besoins. Cependant, en stockant l’excédent d’électricité produit en été, la Suisse pourrait réduire cette dépendance énergétique.
Le stockage d’énergie pour stabiliser le réseau électrique
En plus de renforcer l’indépendance énergétique, le stockage d’énergie est essentiel pour stabiliser le réseau électrique en équilibrant production et consommation. Si trop d’électricité est injectée par rapport à la demande, la fréquence électrique augmente ; si la demande dépasse l’offre, la fréquence baisse. Dans les deux cas, un black-out est inévitable. Le stockage d’énergie est donc crucial pour garantir la flexibilité du réseau, en absorbant l’excédent et en le libérant lors des pics de demande.
Les diverses technologies de stockage d’énergie
L’électricité n’est généralement pas stockable en tant que telle ; elle doit être convertie en une autre forme d’énergie avant d’être reconvertie en électricité au moment de son utilisation.
Le stockage sous forme d’énergie mécanique
Le stockage mécanique est la méthode la plus connue pour gérer l’excédent d’électricité, en le transformant en énergie cinétique ou potentielle. Les solutions de stockage mécanique, notamment les STEP (Stations de transfert d’énergie par pompage), inclus le stockage hydraulique par énergie potentielle de l’eau, comme les centrales de pompage-turbinage ou les lacs de barrage. De nouvelles technologies, utilisant des blocs de béton ou de l’air comprimé, s’appuient également sur ce principe.
Le stockage sous forme d’énergie électrochimique
Le stockage électrochimique conserve l’électricité sous forme d’énergie chimique, puis la libère lors des pics de demande via une réaction chimique. Le procédé Power-to-X, basé sur l’électrolyse, permet de stocker cette énergie dans des batteries électrochimiques. La plus répandue est la batterie lithium-ion, présente dans les véhicules électriques et hybrides rechargeables. Des batteries stationnaires, conçues pour les maisons, bâtiments ou collectivités, offrent également une solution de stockage. Pour plus de puissance, ces batteries peuvent être mises en parallèle.
Le stockage d’énergie sous forme d’énergie chimique
Une autre solution consiste à produire de l’hydrogène via l’électrolyse de l’eau, en utilisant l’excédent d’électricité. Cet hydrogène est stocké dans une pile à combustible et reconverti en électricité lorsque la demande augmente. Toutefois, ce système, avec un rendement global de moins de 50 %, reste coûteux. De plus, la durée de vie des piles à combustible est insuffisante pour les applications couplées au réseau. Néanmoins, les recherches continuent pour maximiser l’exploitation de l’hydrogène, une source inépuisable d’énergie propre.
Les projets et initiatives intégrant le stockage d’énergie en Suisse
Les projets en développement en Suisse montrent l’importance du stockage d’énergie pour garantir un approvisionnement sûr en électricité.
Les blocs de béton d’Energy Vault
À Arbedo-Castione, la start-up suisse Energy Vault a mis en service un prototype de stockage mécanique fonctionnant comme une centrale de pompage-turbinage, mais utilisant des blocs de béton à la place de l’eau. Le surplus d’électricité soulève les blocs pour former une tour, puis ces blocs sont relâchés pour produire de l’électricité grâce à la gravité. Cette technologie, brevetée par la start-up, a attiré l’attention internationale, avec des usines construites en Chine et aux États-Unis. Récemment, les architectes du Burj Khalifa ont également montré un intérêt pour cette technologie.
Le Power-to-gaz à Männedorf (ZH)
Le stockage Power-to-gaz, idéal pour le long terme, fait l’objet de plusieurs projets en Suisse. En général, l’excédent d’électricité est transformé en hydrogène et peut être reconverti en électricité. L’hydrogène peut aussi être combiné avec du CO2 pour produire du méthane de synthèse. À Männedorf, l’excédent d’énergie photovoltaïque d’un lotissement de seize logements est acheminé vers une installation Power-to-gaz, où le gaz produit sert à chauffer les habitations en hiver.
La centrale de pompage-turbinage la plus puissante d’Europe
La centrale de Nant de Drance, située dans la haute vallée du Trient, dans le Valais, est conçue pour gérer les variations de production éolienne et solaire. Elle dispose de deux réservoirs en amont et en aval. L’eau du lac du Vieux Emosson est déversée pour produire de l’électricité lors des pics de consommation. Le réservoir inférieur, le lac Emosson, situé 300 m plus bas, est pompé pour stocker l’énergie en période de surproduction. Avec un rendement supérieur à 80 % et une puissance de 900 MW, elle est l’une des centrales de pompage-turbinage les plus puissantes d’Europe.
