Économiser l'énergie

Le stockage de l’électricité à la portée des particuliers

Mis à jour le 05/05/2014, mis en ligne le 17/10/2012


On sait depuis longtemps stocker de l’électricité. A grande échelle, par exemple avec les barrages hydrauliques. Et à petite échelle, avec les batteries au plomb qui équipent les véhicules depuis des décennies ou  avec les batteries des outils de communication (téléphone, ordinateurs…). En revanche, stocker de l’électricité à l’échelle d’une maison ou d’un quartier reste un challenge. De nouvelles technologies devraient permettre un essor du stockage chez les particuliers dans les années à venir. Plus globalement, ce mouvement devrait favoriser le développement de l’électricité d’origine renouvelable.

Les particuliers peuvent dorénavant stocker l’électricité qu’ils produisent grâce à des batteries.

Les appareils mobiles : le stockage pour tous

Pas besoin d’être producteur d’énergie pour avoir des systèmes de stockage d’électricité chez soi ! Par exemple, les batteries d’appareils mobiles permettent l’utilisation de téléphones et ordinateurs portables avec plusieurs heures d’autonomie. Le stockage doit alors répondre à de fortes contraintes technologiques : compacité, cycles de charge/ décharge très rapides, durée de vie importante…

Aujourd’hui, les appareils mobiles fonctionnent quasi-exclusivement avec la technologie Lithium-ion. 

Focus : évolution des technologies de batteries
Les premières générations de batteries au plomb, puis au nickel, se sont vues complétées par la technologie Lithium. Les batteries Lithium-ion stockent l’énergie grâce à la circulation réversible des ions Lithium. Ce système doit son succès à une bonne densité d’énergie massique, c’est-à-dire une quantité élevée d’énergie contenue dans chaque kilogramme de batterie. Son point faible ? Son coût, qui reste plus élevé que celui des batteries au plomb. La production de ces batteries augmente néanmoins de 10 % par an environ. Du fait de sa forte densité énergétique, cette technologie est envisagée pour les applications mobiles ; en revanche, à cause de son coût, cette technologie sera difficilement acceptable pour toutes les applications stationnaires (pour lesquelles de nouvelles technologies émergent).

Les applications stationnaires : de nouveaux besoins, avec des contraintes différentes


Les applications de stockage en stationnaire sont très différentes des applications mobiles. Là où le poids est une contrainte forte pour la mobilité, le stationnaire en est affranchi. En revanche, il est important de limiter au maximum le coût d’investissement dans le stockage stationnaire. En effet, ce surcoût augmente le prix de l’électricité délivrée au consommateur final…

Les applications stationnaires viseront des applications très différentes : du stockage en résidentiel pour favoriser l’utilisation de la production photovoltaïque d’une maison voire d’un quartier, à des besoins de très grande capacité pour stabiliser le réseau électrique.

Le stockage dans une batterie est basé sur une réaction chimique réversible.
© Idé

Des réactions chimiques pour stocker l’électricité


Plus en amont, les particuliers peuvent produire eux-mêmes de l’électricité, notamment  grâce à des panneaux photovoltaïques. Mais ces énergies renouvelables ont un gros défaut : leur intermittence. La production dépend en effet directement de la ressource qui la génère (vent, soleil) et ne coïncide pas toujours avec les besoins. Pour contourner cet obstacle, l’électricité peut être convertie afin d’être stockée sous d’autres formes. C'est la conversion en énergie chimique, dans des  batteries, qui est la plus adaptée pour un usage individuel.

Comment ça marche ? L’énergie est par exemple stockée au sein d’atomes de lithium. Lors d’une décharge d’énergie, chaque atome de lithium (à la borne négative de la batterie) libère un électron vers le circuit électrique extérieur. En même temps, le lithium est transformé en ion chargé positivement et traverse alors un film plastique pour aller de la borne négative à la borne positive de la batterie. Lors d’une recharge, l’apport d’énergie entraîne la réaction inverse et le lithium revient à sa position d’origine, tout en récupérant un électron.

Le principe du stockage dans une batterie est donc basé sur une réaction chimique réversible. Lorsque la batterie se charge, le flux d’électrons (charges négatives) va dans un sens et en parallèle, se créé un flux d’ions positifs ; à la décharge, les électrons circulent en sens inverse et les ions également.

Emmagasiner l’énergie du soleil


L'électricité photovoltaïque est produite à partir de matériaux appelés semi-conducteurs. Ces derniers ont la propriété de convertir directement un rayonnement (solaire, en l'occurence) en électricité. La technologie photovoltaïque est la plus simple à mettre en oeuvre pour les particuliers. 25 m2 de panneaux solaires permettent en moyenne de répondre aux besoins en électricité d'une famille de 4 personnes (hors chauffage), avec une technologie standard installée dans le centre de la France.

Aujourd'hui, seuls les sites isolés, tels certains panneaux routiers ou les refuges de haute montagne stockent l'électricité d'origine photovoltaïque. La raison ? L'énergie d'origine photovoltaïque est nettement plus chère que celle du réseau.

Retenir l’énergie du vent


Les éoliennes sont les héritières des moulins : la vitesse du vent fait tourner des pales qui entrainent une turbine. Celle-ci produit un courant alternatif, selon le même principe que les centrales hydroélectriques. Ici, l’air soufflé par le vent remplace l’eau des barrages.

La transformation du vent en électricité n’est pas réservée aux vastes parcs éoliens. De « petites éoliennes » peuvent être installées chez les particuliers, mais sont à ce jour beaucoup moins répandues que les panneaux photovoltaïques. Un mat éolien de 3 à 5 kW permet de répondre aux besoins d’électricité (hors chauffage) d’un foyer.

Mais, comme pour le photovoltaïque, peu d’installations individuelles mettent en place un stockage de l’électricité produite, notamment pour des raisons de coût.

Stocker, c’est anticiper !


Si l’intérêt économique du stockage n’est pas au rendez-vous pour l’instant, la donne pourrait bien changer rapidement. En effet, la part croissante d’énergies renouvelables intermittentes raccordées crée des risques d’instabilités dans le réseau électrique national ou européen. Des perturbations qui freinent le développement de l’électricité photovoltaïque et éolienne. Le stockage individuel représente une solution : il permet de réguler et stabiliser l’injection d’électricité renouvelable dans le réseau, tout en procurant une certaine autonomie aux particuliers.

C'est pourquoi cette solution d’avenir est aujourd’hui encouragée par des pays pionniers en termes d’énergie verte, tels que l’Allemagne et les États-Unis.

Approfondir avec le stockage de l’électricité au niveau industriel
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