Le stockage de l’énergie solaire en pleine progression

Avec le développement technologique des différents types d’énergies renouvelables, la transition énergétique est désormais bien engagée. Toutefois, un point noir subsiste : la question du stockage de l’énergie. Cette problématique est notamment cruciale en ce qui concerne l’énergie solaire, dont l’intermittence est un frein au développement. Pour résoudre la question, de nombreuses entreprises se sont lancées dans une course technologique pour offrir la solution la plus fiable et la moins coûteuse. Dernière en date : une équipe de chercheurs suédois a fait des avancées spectaculaires en proposant une méthode de stockage de l’énergie sous forme liquide.

Le stockage de l’énergie solaire : un enjeu primordial

Les énergies renouvelables sont par définition intermittentes car elles sont tributaires des éléments. L’énergie solaire ne peut être exploitée qu’en période d’ensoleillement. Or, ce décalage entre le pic de production et le pic de consommation pose un problème majeur en ce qui concerne l’approvisionnement du réseau électrique. Avec les centrales nucléaires, l’électricité peut être produite en continue afin de faire face de manière précise à la demande, ce qui limite les risques de surcharge ou de panne du réseau électrique. Avec les énergies renouvelables, il est impératif de mettre en place des méthodes de stockage de l’énergie afin d’injecter l’énergie sur le réseau au moment où les consommateurs en ont le plus besoin.

Cette problématique du stockage a toujours été présente dans l’exploitation des énergies renouvelables, mais avec la loi de transition énergétique et les nouveaux objectifs fixés, le problème devient de plus en plus urgent à résoudre. La part des énergies renouvelables est appelée à progresser dans les années à venir dans la plupart des pays du globe. Cette montée en charge des énergies renouvelables nécessite de déployer une méthode de stockage qui soit complètement fiable et qui offre assez de souplesse pour répondre efficacement aux demandes du réseau électrique. Mais pour l’instant, le marché du stockage de l’énergie reste encore en retard par rapport au marché de la production de l’énergie.

Des types de stockage de l’énergie limités

A l’heure actuelle, les moyens de stocker l’énergie solaire restent peu nombreux. Plusieurs pistes de travail ont été étudiées, mais seules quelques méthodes sont assez fiables pour être déployées à grande échelle. Le stockage sous forme d’hydrogène se développe et il offre l’avantage de transporter assez facilement l’énergie pour l’injecter dans le réseau en cas de pic de consommation. Toutefois, cette transformation de l’énergie en hydrogène reste assez coûteuse et demande de grosses installations pour le traitement et la transformation.

Le stockage thermique essaye également de percer sur le marché, mais bien que cette méthode soit fiable, elle reste très anecdotique. Le stockage thermique consiste à stocker les énergies renouvelables sous la forme d’air comprimé dans des cavernes souterraines. Ces réservoirs pressurisés permettent de stocker l’énergie mais pas de la transporter, ce qui offre donc très peu de souplesse dans la gestion du réseau. Cette méthode de Compressed Air Energy Storage a été mise au point il y a une trentaine d’années et il existe déjà deux sites de stockage dans le monde, un en Allemagne et l’autre aux Etats-Unis.

La solution la plus répandue à ce jour consiste à utiliser des fermes de batteries. Le stockage de l’énergie solaire grâce aux batteries devient d’ailleurs de plus en plus compétitif : son prix a baissé de moitié en l’espace de cinq ans. Les prix proposés affichent désormais un tarif de 250 euros par kilowattheure. Il y a deux ans encore, il fallait compter 450 euros pour cette même charge. L’explication tient à l’évolution de la technologie : tout comme pour les panneaux solaires, les coûts de production des batteries ont baissé en même temps que la technologie a encore évolué. Les batteries font désormais l’objet d’une fabrication à grande échelle, notamment chez les grandes entreprises Samsung et LG. La taille des batteries a aussi évolué : désormais le stockage d’énergie réclame moins de place tout en étant plus fiable et plus performant. Mais hormis la solution des fermes de batteries, les propositions en termes de stockage de l’énergie demeurent limitées.

Une nouvelle méthode de stockage liquide

Pour répondre à cette question énergétique cruciale, de nombreuses équipes de recherche travaillent à mettre au point les solutions du futur pour stocker plus facilement l’énergie solaire. Et parmi les différentes méthodes en développement, c’est celle de l’université technologique de Chalmers, à Göteborg (Suède), qui semble actuellement la plus prometteuse. Le projet de recherche a été lancé il y a déjà six ans et il vise à mettre au point une transformation de l’énergie solaire sous forme liquide. Deux avantages à cette méthode : l’énergie peut être stockée très facilement, et elle peut ensuite être retransformée rapidement pour être injectée dans le réseau.

Les chercheurs ont travaillé sur des molécules synthétiques qui sont sensibles à la lumière du soleil et peuvent la capter. Quand elles sont éclairées, ces molécules peuvent stocker l’énergie solaire grâce à leurs liaisons chimiques. Elles se chargent ainsi un peu à la manière de batteries tout en gardant une forme liquide. Pour récupérer l’énergie stockée dans les molécules, il suffit de les exposer à un catalyseur qui libère l’énergie et permet de la récupérer sous forme de chaleur. Il y a quatre ans, cette même équipe de chercheurs avait réussi l’expérience en utilisant une molécule faite de ruthérium. Mais ce matériau posait problème car il est rare et donc très cher, ce qui entraînait un coût de production tellement élevé que les chercheurs ne pensaient pas alors pouvoir déployer leur méthode à une échelle industrielle. Par ailleurs, cette première molécule utilisée ne pouvait restituer qu’une très faible quantité d’énergie solaire : à peine 0,01%

Mais depuis, les chercheurs de Chalmers ont révisé leur copie afin d’améliorer le rendement de leur procédé. Ils ont mis au point une nouvelle molécule artificielle fabriquée à base de carbone. Et les résultats sont impressionnants : le mois dernier l’équipe a publié ses nouveaux résultats de recherche en précisant qu’elle avait réussi à atteindre un taux de restitution énergétique de 1,1% grâce à la nouvelle molécule de synthèse. Le rendement a donc été multiplié par 100 en l’espace de quatre ans. Cette percée démontre la viabilité du processus mis en place et cette nouvelle méthode de stockage de l’énergie pourrait bien déboucher sur des applications industrielles dans les prochaines années. Les chercheurs planchent déjà sur un nouveau modèle hybride qui embarquerait des panneaux solaires pour convertir encore plus de lumière.

Article publié précédemment sur : lenergeek.com/2017/06/09/stockage-energie-solaire-progression/