Le stockage de l’électricité

Pour alimenter nos smartphones, assurer le déplacement de nos voitures électriques ou encore accumuler la production des énergies bas-carbone, le stockage de l’électricité semble aujourd’hui incontournable. Différentes technologies de stockage de l’électricité existent, à des stades plus ou moins matures, et répondent à des besoins multiples liés à ces ressources variables : le stockage infra-journalier, le stockage hebdomadaire et le stockage saisonnier. Mais comment et surtout quand avons-nous commencé à stocker de l’électricité ?

La première fois que l’électricité a été stockée de manière significative remonte au début du XIXe siècle, avec l’invention de la batterie voltaïque par Alessandro Volta en 1800. La batterie voltaïque était composée de disques alternés de zinc et de cuivre séparés par du carton imbibé d’eau salée, ce qui permettait de stocker de l’électricité chimiquement grâce à des réactions électrochimiques entre les matériaux. Au fil des années, de nombreux autres moyens de stockage de l’électricité ont été développés pour répondre aux différents besoins de l’industrie et de la société. Voici quelques-uns des principaux moyens de stockage de l’électricité utilisés au fil du temps :

• Les batteries :

 Elles sont souvent la première chose à laquelle nous pensons en matière de stockage. Les batteries au plomb-acide ont été inventées en 1859 par le physicien français Gaston Planté. Elles étaient constituées d’un rouleau de deux feuilles de plomb séparées par un tissu en lin, le tout plongé dans une solution d’acide. Ces batteries ont équipé les premières voitures électriques avant même la fin du XIXe siècle. D’autres types de batteries ont été développés, tels que les batteries au nickel-cadmium dans les années 1890, les batteries au nickel-hydrure métallique (NiMH) dans les années 1980, et les batteries au lithium-ion depuis les années 1990. Les batteries lithium-ion sont très populaires en raison de leur haute densité d’énergie, de leur faible taux d’autodécharge et de leur utilisation répandue dans les appareils électroniques, les véhicules électriques et les systèmes de stockage d’énergie à grande échelle.

• Stockage par pompage hydraulique : 

Cette méthode de stockage consiste à utiliser l’électricité excédentaire pour pomper de l’eau d’un réservoir inférieur vers un réservoir supérieur. Les stations de transfert d’énergie par pompage (STEP) sont utilisées pour ce type de stockage. Lorsque l’électricité est nécessaire, l’eau est relâchée du réservoir supérieur, actionnant ainsi une turbine qui génère de l’électricité. La première STEP française remonte à 1933. Par ailleurs, la STEP Hongrin-Léman en Suisse est actuellement considérée comme l’un des plus grands sites de stockage d’électricité au monde.

• Stockage par air comprimé :

Avec la STEP, l’air comprimé (aussi appelé « CAES » pour « Compressed air Energy Storage ») est l’un des plus anciens systèmes de stockage d’électricité. Cette méthode de stockage consiste à comprimer de l’air à haute pression à l’aide de l’électricité excédentaire, puis à le stocker dans des réservoirs. Lorsque l’électricité est nécessaire, l’air comprimé est relâché pour alimenter une turbine et générer de l’électricité. Le stockage par air comprimé présente l’avantage d’avoir une faible emprise au sol, car l’air est stocké dans des cavités souterraines, souvent salines, en raison de leur étanchéité. La première unité de stockage par air comprimé de grande capacité a été mise en service en 1978 à Huntorf en Allemagne, et d’autres installations ont suivi, dont celle de McIntosh en Alabama, aux États-Unis.

• Stockage par volant d’inertie : 

Cette méthode de stockage utilise l’énergie cinétique d’un volant d’inertie en rotation pour stocker l’électricité. Des volants d’inertie lourds sont mis en rotation à l’aide d’un moteur électrique, et cette énergie cinétique peut être convertie en électricité lorsque nécessaire, en utilisant le moteur comme un générateur. Toutefois, le stockage par volant d’inertie a une capacité de stockage limitée et est plus adapté à des temps de stockage courts. Cette technologie est considérée comme mature, mais son utilisation est moins répandue.

Il est important de noter que les technologies de stockage de l’électricité continuent d’évoluer et de se développer. Les perspectives de développement des différentes technologies sont variables. Par exemple, les stations de transfert d’énergie par pompage restent la solution dominante pour le stockage d’énergie des centrales électriques, mais leur potentiel de développement en France est limité par les contraintes liées aux sites nécessaires à leur installation. Le stockage d’énergie par air comprimé permet un stockage sur plusieurs semaines mais son développement est également limité par les sites appropriés. Les volants d’inertie sont matures mais sont plus adaptés à des besoins de stockage de courte durée.

Voici un tableau résumant ces différentes formes de stockage ainsi que leurs caractéristiques :

Ces exemples représentent un éventail des méthodes de stockage d’électricité les plus couramment utilisées au fil des années. Cependant, il est important de noter que la recherche et le développement dans le domaine du stockage de l’électricité sont en constante évolution, et de nouvelles technologies de stockage émergent régulièrement pour répondre aux défis énergétiques actuels.

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Sources :

Revolution Énergétique – La première fois que l’électricité a été stockée: https://www.revolution-energetique.com/dossiers/la-premiere-fois-que-lelectricite-a-ete-stockee/

Revolution Énergétique – Les 3 plus grands sites de stockage d’électricité du monde: https://www.revolution-energetique.com/les-3-plus-grands-sites-de-stockage-delectricite-du-monde/

Le Monde de l’Énergie – Stockage de l’électricité (January 12, 2021): https://www.lemondedelenergie.com/stockage-electricite/2021/01/12/