Des technologies sont-elles explorées pour réduire les coûts de stockage d’énergie en masse ?

Toutes les entreprises du monde entier cherchent à créer des solutions de stockage d'énergie moins coûteuses. La production et le stockage de l'excédent d'énergie solaire et éolienne pendant les périodes de pointe sont essentiels pour stabiliser le réseau et assurer un approvisionnement électrique constant. 

Cependant, les coûts élevés des systèmes de stockage d'énergie tels que les batteries, les matériaux de batterie et les onduleurs constituent des obstacles considérables pour les consommateurs et les fabricants. Ainsi, pour résoudre ce problème, de nombreuses technologies et stratégies sont découvertes pour réduire les coûts et réaliser un stockage d'énergie en masse.

Nous classons ici les dernières avancées en matière de technologies de stockage d'énergie en trois sections : électrochimique, mécanique et d'autres technologies de stockage d'énergie. Explorons-les toutes ! 

Technologies de stockage d'énergie électrochimique 

Progrès réalisés dans le domaine des batteries lithium-ion

Les batteries lithium-ion constituent la principale technologie de stockage d'énergie, et leur fabrication mondiale est en partie due à leur utilisation dans les véhicules électriques et les applications résidentielles. Peu d'autres matériaux de batterie, comme le nickel ou le cobalt, sont très chers, ce qui reste un obstacle. 

Les chercheurs travaillent à réduire l'utilisation du cobalt et du graphite, qui proviennent principalement de chaînes d'approvisionnement instables. De plus, l'ajout de lithium réduit non seulement la dépendance à l'étranger, mais conduit également à des batteries plus puissantes, plus légères et plus abordables. 

Les batteries lithium-ion durent généralement entre 2 et 4 heures, et la compétitivité des coûts se réduit à mesure que l'autonomie augmente. Malgré les avantages de cette technologie, elle souffrait autrefois d'emballements thermiques, ce qui provoquait des risques d'incendie. Mais les dernières innovations logicielles et technologiques permettent de résoudre ces problèmes de sécurité. Peu de fournisseurs comme Innotinumjouent un rôle important en proposant les batteries lithium-ion les plus sûres et de la plus haute qualité. 

Stockage d'énergie par batterie à flux continu

La technologie de stockage par batterie à flux est en phase de développement mais offre une durée de vie plus longue que celle des batteries lithium-ion. Sa capacité à décharger largement l'énergie stockée sans endommager le système de stockage dépasse son cycle de vie. 

Les batteries à flux stockent l'énergie dans des électrolytes liquides, contrairement aux batteries lithium-ion, ce qui les rend idéales pour les applications à grande échelle. Cette technologie de stockage d'énergie a des coûts initiaux plus élevés, mais son cycle de vie plus long peut entraîner des coûts de cycle de vie nettement inférieurs. Les batteries à flux dépendent généralement moins de matériaux rares comme le nickel et le cobalt et sont beaucoup plus sûres. 

Stockage d'énergie par batterie plomb-acide

Les batteries au plomb-acide sont une technologie de stockage d'énergie largement commercialisée, comme les batteries lithium-ion. Cependant, leur incapacité à rester déchargées pendant une longue période ou à être profondément déchargées sans aucun dommage limite leur application dans les systèmes électriques à grande échelle. De plus, leur cycle de vie court les rend moins adaptées aux applications à grande échelle. 

Batteries à semi-conducteurs

Les batteries à l'état solide constituent la meilleure innovation en matière de technologie de stockage d'énergie. Elles remplacent l'électrolyte liquide utilisé dans les batteries lithium-ion par un matériau solide moins sensible à la chaleur et au feu, ce qui constitue une préoccupation majeure pour les autres batteries. 

Les batteries à semi-conducteurs peuvent stocker une grande quantité d'énergie dans des espaces réduits, ce qui les rend idéales pour les applications de stockage d'énergie à grande échelle. De plus, le coût de fabrication de ces batteries est considérablement inférieur en raison de leur conception simple et de l'absence de système de refroidissement coûteux. 

Deux entreprises réputées, Toyota et QuantumScape, visent à développer des batteries à semi-conducteurs car elles offrent une densité énergétique plus élevée, une durée de vie plus longue et des capacités de charge plus rapides que les batteries lithium-ion traditionnelles.

Technologies de stockage d'énergie mécanique

Énergie hydroélectrique à accumulation par pompage

L'hydroélectricité à accumulation par pompage est l'une des technologies de stockage d'énergie mécanique les plus développées et commercialisées à l'échelle mondiale. Lorsque l'eau passe des turbines et se déplace des réservoirs supérieurs vers les réservoirs inférieurs, de l'électricité est produite. 

Elle possède environ 90 % de la capacité de stockage d'énergie mondiale. Cette capacité plus importante et ces longues durées en font un choix parfait pour l'arbitrage énergétique, la recharge lorsque l'électricité est moins chère et la satisfaction des demandes pendant les périodes de forte demande. Cependant, l'un des inconvénients de cette technologie est son coût initial élevé et ses exigences géographiques. 

Stockage d'énergie par air comprimé

Le CAES est une autre technologie de stockage d'énergie mécanique qui utilise l'électricité pour comprimer et stocker l'air ambiant en vue d'une utilisation ultérieure. En cas de besoin, cet air comprimé est extrait de l'espace de stockage, détendu et passé dans une turbine pour produire de l'électricité.

La capacité énergétique élevée, les durées plus longues et les temps de réponse plus lents font du CAES le meilleur choix pour offrir un arbitrage énergétique et une capacité de pointe. Ses prix de l'énergie sont inférieurs à ceux des autres technologies, mais son fonctionnement est limité en raison des exigences géographiques. 

D'autres variantes avancées, telles que les technologies de stockage d'énergie par air liquide (LAES) et de stockage d'énergie par air comprimé adiabatique (A-CAES), sont encore en développement mais constituent des options rentables pour le stockage d'énergie en masse.

Stockage d'énergie par volant d'inertie

Les volants d'inertie sont des technologies de stockage d'énergie largement établies et commercialisées qui utilisent des roulements et des rotors à faible frottement pour transformer l'énergie cinétique de rotation en électricité. Leur charge plus rapide, leur longévité, leurs courtes durées de décharge et leur faible entretien les rendent pratiques pour de nombreuses applications, comme les régulations de fréquence Hurd. 

Stockage d'énergie par gravité

GES est une technologie en développement qui utilise des principes de stockage mécanique en vrac bien établis. Elle utilise l'énergie potentielle d'une masse à la hauteur d'une offrande, en utilisant l'eau comme masse surélevée. 

Cette technologie permet un stockage d'énergie à long terme, ce qui la rend idéale pour les applications de longue durée et plus lentes, comme la charge suivant la capacité de pointe et l'arbitrage énergétique. De plus, les technologies avancées utilisent des supports peu coûteux et moins chers comme le sable, la roche ou le béton pour réduire les coûts des systèmes de stockage d'énergie en vrac. 

Autres technologies de stockage d'énergie 

Stockage d'énergie thermique

La technologie de stockage d'énergie thermique repose sur le stockage de l'énergie sous forme de chaleur et son retrait ultérieur, soit pour produire de l'électricité, soit pour répondre aux besoins de chauffage. Elle se caractérise par une durée plus longue de plusieurs heures et constitue un bon choix pour les besoins de grande capacité. Elle fonctionne souvent avec des centrales solaires à concentration pour convertir l'énergie produite pendant les heures de forte luminosité en nuit. 

Système de stockage d'énergie à l'hydrogène

Les systèmes de stockage d'énergie à base d'hydrogène pour l'électricité reposent sur la production, le stockage et la conversion d'hydrogène en électricité. Ils constituent la meilleure technologie pour le stockage de longue durée et pour convertir un surplus d'énergie renouvelable au printemps en un déficit en été ou en hiver. Cependant, le système de stockage d'énergie à base d'hydrogène est une technologie prometteuse pour intégrer massivement l'énergie renouvelable au réseau. Ses futurs plans de recherche et d'investissement se concentrent sur la réduction de son coût pour en faire la meilleure solution pour les solutions de stockage en vrac. 

En conclusion

En bref, il est essentiel de réduire les coûts de stockage de l'énergie en masse pour accélérer la transition vers les énergies renouvelables. De nombreuses technologies prometteuses, telles que les batteries lithium-ion, les batteries à flux, les batteries à semi-conducteurs, les CAES, les TES, les GES et le stockage de l'hydrogène, sont en cours de découverte pour minimiser les coûts de stockage de l'énergie à plus grande échelle. Chaque technologie a ses propres forces et faiblesses. 

De nombreuses entreprises comme Innotinum contribuent à rendre ces avancées, notamment les batteries lithium-ion, accessibles à tous. Elles proposent une technologie de pointe tout-en-un qui non seulement offre des solutions sans risque, mais réduit également le coût du stockage d'énergie en vrac pour réduire la dépendance au réseau et le gaspillage d'énergie.