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Le stockage résidentiel, pierre angulaire de la production décentralisée d'énergie



Publié par La Rédaction le 18 Septembre 2013

Les tensions restent vives sur l’origine que doit avoir l’électricité, côté producteurs, et sur l’efficience énergétique de nos modes de vie, du côté des consommateurs. Au centre de ces débats, la question fondamentale du stockage d’une énergie parfois déficitaire, mais souvent excédentaire.



(credit : freedigitalphotos.net)
(credit : freedigitalphotos.net)
Des variations inévitables entre offre et demande d’énergie
 
Le principal défaut des énergies renouvelables, à l’exception de la géothermie ou de l’énergie tirée des courants marins, c’est d’avoir une production imprévisible, car dépendante des conditions climatiques. « L'irrégularité de la consommation d'énergie et l'insertion d'énergies renouvelables, conduisent à réserver des stockages tampon, à la régulation des flux d'énergies sur un réseau. Le stockage d'énergie participe aussi bien à la sécurisation d'un site de consommation sensible (capacité d'îlotage), qu'à l'administration d'un lieu isolé » résume le site etapeenergie.com. Si l’hiver peut être propice à l’énergie éolienne, il ne fait pas les affaires des producteurs d’énergie photovoltaïque, sachant que la consommation d’électricité hivernale est naturellement plus élevée compte tenu des nécessités de chauffage.
 
L’énergie nucléaire présente des défauts et des contraintes qui ne sont plus sujets à débat. Pour autant, on lui reconnait généralement au moins une qualité : sa souplesse d’emploi, qui permet de produire de l’énergie électrique à la demande dans des quantités colossales (plusieurs centaines de MWh). Les énergies renouvelables ne présentent malheureusement pas cette caractéristique. Pour pouvoir disposer en permanence de la puissance nécessaire, il faut utiliser une combinaison de moyens de production : solaire, éolien et géothermique cumulé par exemple. Mais ce type d’installations représente un coût certain pour des particuliers, avec le défaut d’être une partie du temps en surproduction.
 
Pour lisser les différences entre production et consommation, la solution serait de pouvoir réutiliser l’énergie excédentaire produite par exemple l’été (ou simplement en journée), période de moindre consommation mais de fort ensoleillement propice à l’énergie solaire. Cette solution renvoie à la difficulté du stockage de l’énergie électrique sur de longues durées. De plus, il est vital pour les réseaux électriques, qui sont des infrastructures critiques et fragiles, d’accorder au plus juste l’offre à la demande : « la puissance entrant dans le réseau doit s’équilibrer avec la demande d’énergie à un moment donné » explique le Professeur Withers Ray. Il n’existe pas encore de solutions optimales pour stocker l’énergie en grandes quantités, c’est-à-dire une solution permettant d’optimiser l’équation rendement, cyclabilité, puissance maximale et capacité énergétique, le tout sous une forme industrialisable et (relativement) peu onéreuse. Les solutions actuelles posent encore des difficultés, souvent pour des raisons de place.
 
L’encombrement des solutions de stockage : les limites de la centralisation énergétique
 
Le stockage de l’énergie sera sans aucun doute l’un des défis technologiques de ce début de siècle : les besoins vont aller grandissant et les gaspillages sont encore nombreux. Plusieurs solutions de stockage sont simultanément à l’étude, elles font appel aux propriétés mécaniques, chimiques ou thermodynamiques de certains matériaux et composés. Mais une bonne partie d’entre elles s’inscrivent encore dans une logique de « centrales », concentrant sur un seul site une grande quantité d’énergie potentielle.
 
Or, si l’énergie est impalpable, les moyens de son accumulation ne le sont pas, qu’ils s’agissent de lacs de rétention (hydroélectricité), de grottes de stockage de gaz comprimés (électricité à partir de turbines à gaz), ou encore de l’hydrogène. Pour ce dernier, bien que des progrès notables aient été faits en matière de stockage et de réutilisation dans des piles à combustibles, la question de la sécurité de ce type d’installation se pose toujours, particulièrement pour un usage domestique. Dans le cas d’installations distantes des zones résidentielles et d’activité, reste le problème du transport de l’électricité : Samuel Fleury de Supélec et lauréat du concours "Génération énergie" rappelle que « les pertes en ligne sur le réseau électrique français représentent l'équivalent de la consommation annuelle de Paris ». De quoi remettre en cause la pertinence de certains projets de production off-shore, tant les déperditions peuvent être importantes.
 
Eviter les pertes : stocker l’énergie sur le lieu de sa production
 
L’éolien est peut-être la plus emblématique des énergies renouvelables à production aléatoire, raison pour laquelle elle est la plus concernée par les questions de gestion de l’énergie. Avant même de s’interroger sur le stockage de la production, les premiers efforts s’orientent vers l’optimisation des moyens de production et l’amélioration des rendements. L’énergie éolienne présente par exemple l’inconvénient de ne pas fonctionner par vent faible, parce qu’il faut une « force » minimum pour contrer le couple d’engrènement. C’est la raison pour laquelle des fabricants de génératrices pour éoliennes, comme le japonais Nidec et sa filiale italienne Ansaldo Sistemi Industriali s’orientent désormais vers des solutions de dimensions plus réduites, à faible résistance, et destinée principalement à une production domestique. Il s’agit surtout et avant tout de tirer le meilleur parti d’une énergie abondante, mais malgré tout gaspillée.
 
L’avenir de la production d’électricité est ainsi plutôt à rechercher du côté des… consommateurs, qui sont de plus en plus nombreux à disposer de solutions autonomes de production d’électricité (Smart Home et Smart building). Entreprises, administrations ou particuliers, les nouvelles constructions passent progressivement de la logique « basse consommation » à celle de « bâtiments à énergie positive », un segment que vise désormais le français Forsee Power Solutions, sous l’œil particulièrement bienveillant des grands énergéticiens hexagonaux.
 
En effet, géothermie, solaire et éolien combinés peuvent faire de chaque structure une centrale de production d’énergie autonome et susceptible d’alimenter le réseau en cas de pics de consommation. Mais pour cela, ces bâtiments nécessitent de même des moyens de stockage d’électricité. Pour Gilles Ramzeyer, directeur de la division Energy Storage chez Forsee Power Solutions, « en termes de rapport puissance, encombrement, fiabilité, sécurité, il n’existe pas pour l’instant de solutions plus efficientes que les systèmes batteries, pour le stockage décentralisé d’énergies électriques ». Intégrateur et fournisseur de systèmes de batteries et de gestion de l’énergie sur mesure, Forsee Power Solutions investit donc le créneau du stockage résidentiel, en pariant sur l’inévitable évolution du marché : « Ce marché explose en Allemagne, grâce à une forte volonté politique. En France, nous devrons plutôt ‘séduire’ en mettant sur le marché des systèmes de batterie de très haute technicité répondant aux cahiers des charges des installateurs et des équipementiers (onduleurs, armoires d’énergie, panneaux solaires ou éoliennes par exemple), explique son PDG, Christophe Gurtner. Déjà, de grands énergéticiens s’intéressent à nos technologies, percevant bien leur intérêt en matière de stockage ‘off grid’, d’écrêtage, de secours ou de régulation de fréquence sur le réseau ».
 
Entrant progressivement dans les mœurs et dans les habitudes de construction, l’autonomie énergétique individualisée constitue certainement la piste la plus intéressante pour achever une transition énergétique complexe à mettre en œuvre. Elle passe par la décentralisation à la fois des moyens de stockage mais aussi de production d’énergie. Cela aura aussi pour effet de pallier aux pertes inévitables lors du transport, autre problématique technologique qui appellera de lourds efforts de R&D dans les années à venir.















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