L'intégration de systèmes de stockage de l'énergie dans le réseau électrique constitue l'un des 7 thèmes de recherche qui occuperont dans les années à venir les scientifiques de la société Fraunhofer. Des dispositifs de stockage à faible coût peuvent contribuer considérablement au développement des énergies renouvelables.
"Des scientifiques de 8 instituts Fraunhofer collaborent à la conception de systèmes complexes : nouveaux matériaux de stockage, dispositifs de stockage hybrides, développements dans le domaine de l'électronique de puissance, dans le management énergétique et l'intégration de dispositifs de stockage dans le réseau existant", explique Dr. Christian Dötsch, directeur à l'Institut Fraunhofer des technologies de l'environnement, de la sécurité et de l'énergie (UMSICHT) à Oberhausen.
Aujourd'hui, pour faire coïncider à chaque instant l'offre et la demande électriques et éviter des "trous" dans l'approvisionnement, les fournisseurs adaptent la production et ont recours à des capacités de réserve. Mais le rôle grandissant des énergies renouvelables intermittentes dans le bouquet énergétique risque de conduire à un accroissement massif des fluctuations sur le réseau électrique.
"Notre objectif est de rendre la fourniture d'énergie éolienne et solaire aussi planifiable que la production d'énergie issue de centrales thermiques conventionnelles et de développer des solutions rentables et respectueuses de l'environnement qui permettent des réserves d'énergie suffisantes.", explique M. Dötsch.
Il existe différentes options technologiques pour stocker l'énergie électrique, mais aucune d'entre elles n'est la solution à tous les cas de figure. "Nous considérons chaque application séparément. Nous travaillons aussi bien à la conception de dispositifs de stockage à court terme capables de faire face aux pointes de la consommation, qu'au stockage à long terme et au management énergétique". Le but visé est d'économiser les ressources et de réduire les coûts. Cela implique notamment de diminuer le nombre de centrales thermiques conventionnelles dont le rôle est de compenser l'intermittence de la production d'électricité d'origine éolienne ou solaire. La mise en service de ces centrales "en veille" n'intervenant que ponctuellement, le coût de fonctionnement s'avère en effet particulièrement élevé.
Actuellement, en cas de surproduction, le surplus d'énergie d'origine renouvelable est en général stocké sous forme d'énergie potentielle dans des centrales hydrauliques à pompe ou sous forme d'air comprimé dans des cavernes souterraines. Mais les experts envisagent aujourd'hui l'option du stockage par air comprimé pour de plus petites puissances, de manière décentralisée, et sans caverne géologique. La technologie des batteries Redoxflow, capables de stocker de grandes quantités d'énergie pendant plusieurs jours, font également l'objet de recherche : l'objectif est d'atteindre une capacité suffisante et de rendre la technologie plus performante et moins coûteuse grâce à l'emploi de nouveaux matériaux. Pour le stockage de petites quantités d'électricité dans des sites isolés (exemple : module PV installé sur une maison), les classiques batteries à plomb pourraient être remplacées à l'avenir par des batteries au lithium. Encore une fois, les chercheurs allemands sont en train d'envisager une autre application possible pour cette nouvelle génération de batteries : les intégrer dans le réseau électrique comme des accumulateurs mobiles, sans pour autant qu'elles se substituent totalement aux systèmes stationnaires existants.
Il est difficile de prédire quelle technologie de stockage s'imposera, car l'approvisionnement énergétique dépend de nombreux facteurs extérieurs : les conditions prévues par la loi allemande de promotion des énergies renouvelables (loi EEG), la propriété des réseaux électriques, l'évolution du prix du pétrole, du gaz et du charbon, de même que le développement des énergies renouvelables.
Dans un avenir proche, ces technologies devraient, en toute logique, commencer par s'imposer comme solutions décentralisées dans les îles ou zones isolées n'ayant pas accès au réseau électrique. Puis, quand les coûts diminueront et la demande augmentera, elles pourront servir comme solutions stationnaires intégrées au réseau.
