Stockage d'énergie - Définition

Introduction

Le stockage de l'énergie est l'action qui consiste à placer une quantité d'énergie en des lieux donnés pour permettre son utilisation ultérieure. Par extension, le terme "stockage d'énergie" est souvent employé pour désigner le stockage de matière qui contient cette énergie. Mieux stocker l'énergie est nécessaire pour valoriser les énergies douces, sûres et renouvelables telles que l'éolien ou le solaire qui sont aussi intermittentes.

Schéma simplifié et de principe d'un système intégré de stockage dans un réseau électrique, de type « Grid energy storage »

On s'intéressera ici principalement à l'opération consistant à créer un stock à partir d'énergie disponible, et non directement de la gestion des stocks (notamment des stocks d'énergie fossile) ou du déstockage.

Intérêt

Le stockage d'énergie est un enjeu à la hauteur de la consommation d'énergie : primordial.

Pour les états, l'indépendance énergétique est stratégiquement et économiquement essentielle. Pour les individus et les entreprises, une énergie disponible à la demande, sans coupure inopinée, est un confort et une commodité pour la production.

Même pour la "production d'énergie", le stockage est essentiel : en réalité, ce qu'on appelle couramment et économiquement "production d'énergie" n'est pas, physiquement, de la production, mais de la transformation d'un stock d'énergie potentielle (charbon, eau stockée en hauteur, matière fissible ...) en une énergie directement utilisable pour un travail (électricité, travail mécanique). Le stockage consiste donc à reconstituer un stock d'énergie potentielle à partir d'une énergie immédiatement disponible, mais dont on préférait disposer plus tard, parce qu'on sait que les besoins seront plus importants. Cela est en particulier indispensable quand l'énergie immédiatement disponible est variable dans le temps, comme c'est le cas de toutes les énergies renouvelables (solaire, éolienne, biomasse, ...).

Les grandes formes de stockage

Le stockage est directement lié à l'usage qu'on fait de l'énergie.

• La combustion étant l'usage énergétique le plus courant, le stockage de combustible est aussi le plus développé. Tous les états disposent de stocks stratégiques de pétrole, mais, même en excluant ces éléments fossiles, il faut rappeler l'importance pratique du bois-énergie, dont on fait des stocks pour l'hiver, et le développement des bio-carburants.
• Le stockage sous forme d'énergie potentielle de chute (par remontée d'eau derrière des barrages quand il y a surproduction d'électricité) est déjà très utilisé pour la régulation et l'équilibrage des réseaux électriques. Ils pourraient devenir une solution pour améliorer la rentabilité et disponibilité des énergies renouvelables.
• A petite échelle, le stockage d'énergie (chimique dans les piles, électro-chimique dans les batteries, électrique dans les condensateurs) en vue de la production d'électricité est bien moindre en termes de quantité d'énergie, mais très important sur le plan pratique.
• Le stockage de calories existe également. Au delà de l'usage du cumulus, des habitations de grande inertie thermique (murs épais, bonne isolation) permettent de lisser et diminuer les besoins de chauffage et de rafraichissement, permettant des économies directes.
  Une autre forme de stockage thermique est l'utilisation de Matériaux à Changement de Phase (MCP), dans les bâtiments, ou pour accumuler l'énergie solaire thermique de chauffe-eau solaires individuels (CESI). Les MCP permettent de lisser la production d'énergie gratuite par le soleil et d'augmenter la capacité de stockage grâce à leur grande densité énergétique volumique. La société Kaplan Energy a été le premier fabricant a équiper ses CESI et SSC (Système solaire combiné) de batteries solaires thermiques constituées de MCP.
  A l'échelle industrielle, on peut stocker la chaleur solaire dans des réservoirs, comme intermédiaire avant la production d'électricité, pour lisser l'apport solaire. Ce type d'usage reste marginal.
• Le stockage mécanique est un élément pratiquement obligatoire de tous les moteurs, sous forme de volant d'inertie, pour régulariser le mouvement à des échelles de temps très courtes, inférieures à la seconde. Il n'est pratiquement pas utilisé pour le stockage à long terme.