Le stockage de l'énergie, tel que défini par l'UE, est un moyen de "reporter l'utilisation finale de l'électricité à un moment ultérieur à celui où elle a été produite". Étant donné que les technologies de production d'énergie renouvelable posent des problèmes de stabilité du réseau en raison de leur nature intermittente - ce qui rend difficile l'adéquation entre l'offre et la demande - les technologies de stockage de l'énergie permettent de gérer efficacement les variations de la production et de l'utilisation de l'énergie, sur des échelles de temps qui correspondent à l'offre et à la demande, ce qui est essentiel pour atteindre les objectifs de décarbonisation.
Les technologies de stockage de l'énergie ont évolué rapidement au cours de la dernière décennie. Bien qu'elles se situent à différents niveaux de développement, elles sont généralement classées en fonction des processus impliqués. En général, il existe cinq groupes de stockage de l'énergie : mécanique, électrochimique, électrique, chimique et thermique. Ces cinq groupes sont subdivisés en une cinquantaine de technologies individuelles. Certaines représentent l'état de l'art en matière de stockage de l'énergie.
La plupart des études concluent que la technologie de stockage la plus importante pour remplacer les combustibles fossiles est celle des batteries lithium-ion, en raison de leur souplesse d'installation, de leur faible coût et de leur sécurité. Elles ont également une densité énergétique élevée et une durée de vie d'environ 15 ans. Toutefois, en raison des inquiétudes liées aux pénuries de matériaux, les batteries au lithium sont remplacées par des alternatives de plus en plus sûres et rentables, telles que les batteries zinc ou sodium-ion. Ces batteries sont d'excellentes candidates pour les systèmes de stockage destinés aux réseaux électriques, car leurs composants sont plus abondants et moins chers à extraire. Les batteries au zinc, en particulier, offrent une alternative avec une capacité de stockage stationnaire plus élevée, une moindre inflammabilité, une puissance spécifique plus élevée et un faible coût.
Les batteries à flux sont également remarquables pour leur capacité de stockage de longue durée. Ces batteries stockent l'énergie dans des réservoirs externes contenant des électrolytes, ce qui permet une plus grande évolutivité et un cycle de vie plus long. Leur principal défi consiste à améliorer l'efficacité et à réduire les coûts de fabrication pour les rendre plus compétitives.
Le stockage de l'énergie thermique (TES) est une technologie innovante qui convertit l'électricité en chaleur, la stocke pendant plusieurs heures, voire plusieurs jours, puis la reconvertit en électricité ou l'utilise directement comme chaleur. L'un des principaux avantages du TES est qu'il est souvent construit avec des matériaux abondants, qu'il est peu coûteux, qu'il nécessite peu d'entretien et qu'il a une longue durée de vie. La technologie est également très évolutive, ce qui signifie qu'elle peut être adaptée à une variété d'applications, des grandes centrales électriques aux petits immeubles résidentiels.
Les systèmes cinétiques et gravitationnels (stockage mécanique) constituent une autre technologie de pointe. D'une part, les volants d'inertie stockent l'énergie de manière cinétique grâce à des cylindres tournant à grande vitesse. Malgré leur efficacité dans les scénarios de décharge rapide de l'énergie, ils sont coûteux et ne sont pas compétitifs. D'autre part, les systèmes de stockage gravitationnel exploitent la force de gravité et le freinage régénératif pour envoyer de l'énergie renouvelable au réseau. Les batteries gravitationnelles utilisent l'énergie potentielle de poids massifs qui sont soulevés puis déposés pour générer de l'énergie, qui peut être stockée pendant des mois, voire des années. Si les systèmes de stockage gravitationnel constituent une technologie prometteuse, leur adoption se heurte encore à de nombreux obstacles, tels que le coût élevé et l'évolutivité dans différents environnements.
L'hydrogène vert produit par électrolyse à partir de sources d'énergie renouvelables (telles que l'énergie solaire ou éolienne) offre également une solution innovante pour le stockage de l'énergie à long terme. Une fois produit, l'hydrogène peut être stocké et utilisé pour produire à nouveau de l'électricité en cas de besoin. L'un des avantages de l'hydrogène est sa grande capacité de stockage, puisqu'il peut durer des mois sans perdre d'énergie par décharge. Cela en fait une option plus attrayante que d'autres technologies, telles que les batteries lithium-ion qui ne peuvent stocker l'énergie que pendant une courte période. Cependant, les coûts initiaux sont encore très élevés, et la logistique et l'infrastructure pour leur production ne sont pas encore suffisamment développées.
Si les avantages du stockage de l'énergie sont évidents, toutes ces technologies ont en commun un certain nombre d'obstacles techniques, réglementaires et économiques qui empêchent leur adoption à grande échelle.
L'un des défis les plus importants dans le domaine du stockage est lié à la chaîne d'approvisionnement. Par exemple, la demande accrue de matériaux essentiels à la technologie des batteries, tels que les semi-conducteurs ou le lithium, a entraîné des pénuries et des augmentations de prix, créant des goulets d'étranglement et une volatilité accrue.
En outre, conformément aux principes de l'économie circulaire, la réutilisation et le recyclage des matériaux et des composants de la technologie de stockage de l'énergie constituent un aspect essentiel à développer en ce qui concerne les processus industriels et les modèles d'entreprise, en tenant compte, en ce sens, de l'ensemble de leur cycle de vie.
D'autre part, les procédures d'autorisation longues et complexes ou le manque de visibilité sur les revenus à long terme peuvent entraver l'accès au financement pour les projets déployant de nouvelles technologies de stockage. La perception du risque étant un obstacle majeur à l'investissement dans de tels projets, la disponibilité du financement reste une préoccupation importante, en particulier pour les projets commerciaux et les technologies pionnières ne bénéficiant pas d'aides d'État.
Le financement public peut donc contribuer au développement des technologies de stockage de l'énergie, en s'attaquant à ces obstacles et en rendant plus attrayant l'investissement dans de tels projets. En effet, l'UE a identifié le stockage de l'énergie comme l'une des priorités de réforme et d'investissement à prendre en compte par les États membres lors de l'élaboration de leurs plans de relance et de résilience et est donc éligible à un financement au titre du mécanisme de relance et de résilience. C'est le cas des mesures approuvées en vertu des règles de l'UE en matière d'aides d'État pour soutenir des projets innovants de stockage d'électricité en Espagne (affaire SA.103068 https://competition-cases.ec.europa.eu/cases/SA.103068 ).
En fin de compte, la stabilité et la fiabilité du système énergétique ne dépendent pas d'une seule technologie, mais nécessitent toutes les technologies pour atteindre efficacement cet objectif. La diversité des technologies de stockage de l'énergie les rend adaptées à différents contextes, car chacune possède ses propres caractéristiques en termes de capacité, d'efficacité, de durée de vie ou de rentabilité. Enfin, on ne saurait trop insister sur l'importance du cadre réglementaire et institutionnel. Des politiques claires et favorables sont essentielles pour encourager le déploiement des technologies de stockage de l'énergie et stimuler l'innovation dans ce secteur. En créant un environnement favorable à tous égards, le potentiel du stockage de l'énergie peut être réalisé et un système énergétique stable, fiable et durable peut être mis en place plus tôt que plus tard.