Les capacités mondiales de stockage d’énergie reposent à plus de 90 % sur une seule technologie. Malgré la multiplication des solutions innovantes ces dix dernières années, la domination d’un procédé mis au point il y a plus d’un siècle demeure incontestée.
Ce constat surprend au regard de la demande croissante en flexibilité pour accompagner le développement des énergies renouvelables et la modernisation des réseaux. Les alternatives peinent encore à s’imposer à grande échelle face à ce standard historique.
Pourquoi le stockage d’énergie est devenu indispensable aujourd’hui
Difficile d’imaginer la transition énergétique sans la question du stockage d’énergie qui s’impose désormais comme une pièce maîtresse. Avec l’essor fulgurant des énergies renouvelables, le défi s’intensifie : comment être certain que l’électricité circule en continu, alors que le vent et le soleil suivent leur propre rythme ? Les réseaux, conçus pour une alimentation prévisible, se retrouvent à jongler avec une intermittence de plus en plus marquée.
Partout en France et en Europe, les réseaux électriques cherchent des solutions pour garder leur équilibre. Le stockage vient répondre à ce besoin de flexibilité : il absorbe les surplus lors des pics de production et restitue l’énergie lors des fortes consommations. Sans cette capacité à réguler, la sécurité énergétique vacillerait au fur et à mesure que les renouvelables gagnent du terrain.
Des objectifs clairs guident cette mutation : la Stratégie nationale bas-carbone vise la neutralité pour 2050, la PPE trace la feuille de route gouvernementale, la COP29 affiche 1 500 GW de stockage mondial à l’horizon 2030, et la Global Renewables Alliance mise sur 8 000 GW longue durée à l’horizon 2040.
Le socle des réseaux ne tient plus sans des solutions de stockage adaptées à toutes les échelles : grands barrages, réseaux locaux, installations citoyennes. L’Ademe, RTE et des acteurs tels qu’Enercoop multiplient les scénarios et les accompagnements. Le stockage s’impose comme la clé de voûte d’un système électrique renouvelé.
Voici les principaux rôles joués aujourd’hui par le stockage d’énergie :
- Stabilité des réseaux électriques
- Flexibilité face à l’intermittence
- Intégration massive des renouvelables
- Objectifs nationaux et internationaux de neutralité carbone
Panorama des principales technologies de stockage utilisées dans le monde
À l’échelle mondiale, impossible de passer à côté du pompage-turbinage (STEP). Cette technique, vieille de plus d’un siècle, consiste à transférer de l’eau d’un bassin inférieur vers un bassin supérieur lorsque la production d’électricité excède les besoins. Lorsque la demande grimpe, l’eau redescend et fait tourner des turbines : ce mécanisme représente près de 90 % de la capacité de stockage installée à grande échelle. Avec son rendement supérieur à 80 % et sa fiabilité éprouvée, il reste le pilier sur lequel s’appuient les gestionnaires de réseaux en France, en Europe et ailleurs.
Le secteur du stockage électrochimique voit les batteries lithium-ion s’imposer, propulsées par l’essor de la mobilité électrique. Leur densité énergétique élevée et leur rapidité d’exécution deviennent précieuses pour intégrer davantage d’énergies renouvelables. D’autres batteries, comme les modèles à flux redox au vanadium, gagnent du terrain dans le stockage stationnaire, appréciées pour leur longévité et leur capacité d’adaptation.
Le stockage thermique s’ancre dans les centrales solaires et les bâtiments. Les matériaux à changement de phase (MCP) et les systèmes à chaleur sensible ou latente captent l’énergie produite pendant la journée, pour la restituer la nuit ou lors de pics de consommation. Quant aux supercondensateurs et volants d’inertie, ils répondent présents lorsqu’il s’agit de fournir une grande puissance sur de courtes périodes.
De nouvelles pistes émergent aussi : hydrogène via électrolyse, stockage d’air comprimé (CAES), systèmes gravitaires ou utilisant du CO2 comprimé. Autant de technologies qui élargissent l’éventail des réponses possibles à la hausse des exigences internationales, portées par la COP29 ou la Global Renewables Alliance.
Comment fonctionnent les solutions de stockage d’électricité les plus répandues
Le système de pompage-turbinage, ou STEP, reste la référence pour stocker de l’électricité en grande quantité. L’idée est simple : deux réservoirs, l’un placé en hauteur, l’autre en contrebas. Lorsque l’électricité est produite en excès, l’eau grimpe vers le bassin supérieur. Quand la demande monte, l’eau est relâchée, actionne les turbines, et alimente le réseau. Cette méthode, maîtrisée depuis des décennies, offre un rendement dépassant 80 % et une réactivité qui s’adapte à la demande presque instantanément.
Du côté des batteries, les lithium-ion règnent sur le stockage stationnaire et la mobilité électrique. Elles stockent l’énergie sous forme chimique : dès que le besoin se fait sentir, des ions transitent entre les électrodes pour libérer l’électricité. Leur densité énergétique et leur efficacité en font des alliées de choix pour les énergies renouvelables intermittentes, qu’il s’agisse de fermes solaires ou de parcs éoliens. Les batteries à flux redox, comme celles au vanadium, permettent d’augmenter la capacité simplement en ajoutant du liquide électrolyte, un avantage pour les installations de grande taille.
Le stockage thermique s’appuie sur des matériaux à changement de phase (MCP) capables de capturer la chaleur, que ce soit celle du soleil ou issue de procédés industriels, puis de la restituer à la demande. Dans les bâtiments ou les centrales, ce principe permet de lisser les pointes de besoin et d’optimiser la gestion énergétique.
Pour répondre à des besoins très ponctuels et rapides, les supercondensateurs et volants d’inertie entrent en jeu. Les premiers stockent l’énergie sous forme électrostatique, les seconds la conservent sous forme cinétique grâce à une masse en rotation. Moins volumineux que les batteries, ils assurent néanmoins une grande longévité lors de cycles répétés et intenses.
Enjeux et défis face à la croissance des besoins en stockage d’énergie
L’essor rapide des énergies renouvelables chamboule l’équilibre du réseau électrique. Solaire et éolien, par leur nature intermittente, imposent de gérer des variations parfois abruptes de la production. Les solutions de stockage deviennent alors le pivot de la flexibilité et de la stabilité du système énergétique. Sans elles, relever le défi d’une électricité toujours plus décarbonée paraît impossible.
Les ambitions françaises et européennes donnent la mesure : neutralité carbone visée pour 2050, baisse massive de la consommation de combustibles fossiles. La COP29 cible 1 500 GW de stockage mondial d’ici 2030 ; l’Alliance mondiale pour les renouvelables annonce 8 000 GW de stockage longue durée en 2040. Ces cap fixés, la hausse des capacités de stockage devient incontournable.
Les innovations affluent : batteries à flux redox, stockage gravitaire, solutions thermiques ou à hydrogène. Pourtant, les questions autour du coût, de la durabilité ou de l’acceptation par la société restent entières. Les réseaux intelligents bouleversent la gestion de la demande grâce à une optimisation en temps réel. Sur le terrain, la Commission européenne soutient des projets hybrides ; des entreprises comme Hitachi Energy, Energy Vault ou Sage Geosystems rivalisent d’ingéniosité.
Trois axes structurent aujourd’hui l’évolution du stockage d’énergie :
- Flexibilité : ajuster la production et la consommation à la seconde près.
- Résilience : assurer la continuité du service face aux aléas climatiques.
- Innovation : déployer des systèmes adaptés aux nouveaux usages et à la décentralisation.
Le stockage d’énergie ne se contente plus d’accompagner la transition : il en devient le moteur discret, celui qui, sans bruit, garantit l’équilibre d’un monde électrique en pleine mutation.
