D’ici 2050, la Suisse s’est fixé comme objectif de ne plus générer d’émissions de gaz à effet de serre. Ces prochaines années, nous abandonnerons donc progressivement les énergies fossiles grâce à de nouvelles installations, au profit des énergies renouvelables. Le rendement de ces installations dépend toutefois des conditions météorologiques, ainsi que du moment de la journée et de la saison. Afin de concilier l’offre et la demande, des solutions de stockage sont nécessaires, car elles offrent la flexibilité nécessaire.
Actuellement, les systèmes de stockage sont encore rares sur les sites ou les complexes importants, notamment en raison des coûts d’investissement encore élevés. Même si la rentabilité des systèmes de stockage n’est pas encore systématiquement garantie, les propriétaires qui exploitent des solutions énergétiques intégrées basées sur des sources renouvelables et des accumulateurs en bénéficient déjà aujourd’hui. En effet, ils et elles améliorent le bilan carbone des biens immobiliers et réduisent la dépendance aux importations d’énergies fossiles depuis l’étranger, dont les prix sont parfois très fluctuants.
L’énergie solaire produite dans les installations décentralisées joue un rôle de plus en plus important dans le système énergétique. Cependant, en été et en cas de fort ensoleillement, la production dépasse souvent les besoins sur site. Pour éviter que l’excédent ne reste inutilisé ou doive être injecté dans le réseau, il est nécessaire de le stocker à court et à long terme, afin qu’il soit disponible en période de production réduite. L’une de ces solutions est la batterie. D’après les prévisions des Perspectives énergétiques 2050+ (en allemand) de la Confédération, près de 70% des installations photovoltaïques seront associées à de tels accumulateurs d’électricité d’ici 2050.
La batterie lithium-ion, que l’on retrouve dans les smartphones et les voitures électriques, sert aujourd’hui d’accumulateur d’électricité standard. Les batteries sodium-ion sont une alternative plus respectueuse de l’environnement et moins coûteuse, mais elles peinent à trouver leur place sur le marché, notamment parce qu’elles requièrent plus de place. Les batteries au sodium sont aussi une alternative intéressante, mais elles sont plus lentes à charger et à décharger et ont un rendement plus faible.
Les systèmes de chauffage renouvelables sont équipés de pompes à chaleur et complétés par des accumulateurs de chaleur, que l’on installe ensuite dans les sites, les complexes ou les grands réseaux thermiques. Ils contribuent également à la décarbonation, car la couverture des pics de consommation n’est plus assurée par des sources d’énergie fossiles, ou seulement dans une moindre mesure. Certains accumulateurs peuvent aussi servir de puits de chaleur en été, afin de refroidir les bâtiments en consommant peu d’énergie.
Accumulateurs de chaleur à sondes géothermiques
Les accumulateurs les plus répandus en Suisse sont sans doute les accumulateurs de chaleur à sondes géothermiques. Là, le sol ne sert pas seulement de source de chaleur primaire: il est également rechargé d’un point de vue thermique. Appelé «régénération», ce processus consiste à faire circuler de l’eau chaude à travers les sondes en été, afin de réchauffer la terre en hiver.
Accumulateurs thermiques à réservoir
Les accumulateurs thermiques à réservoir disposent de réservoirs en béton ou en acier qui sont préfabriqués ou construits sur place et contiennent un agent caloporteur ou un support de stockage. Comme la densité énergétique augmente avec la température de stockage, ces accumulateurs doivent être chargés à des températures aussi élevées que possible. Sans pression supplémentaire, la température maximale de stockage pour ces accumulateurs thermiques remplis d’eau est de 100 °C.
Accumulateur de glace
L’accumulateur de glace est une alternative encore récente. L’eau est stockée dans un réservoir généralement bétonné et sert de support de stockage. Si de l’énergie thermique est nécessaire en hiver pour alimenter une pompe à chaleur, de la chaleur est extraite du réservoir. Petit à petit, l’eau gèle et libère beaucoup de chaleur: on appelle cela l’énergie de cristallisation. Celle-ci peut être utilisée au moyen d’une pompe à chaleur, pour le chauffage et l’approvisionnement en eau chaude.
Une autre possibilité de stockage saisonnier de l’excédent d’électricité consiste à le convertir en gaz, comme l’hydrogène ou le méthane («Power-to-Gas»). En cas de besoin, le gaz peut être utilisé pour produire de la chaleur et de l’électricité, ou bien directement comme carburant pour les véhicules. La manière la plus simple et la plus efficace de produire ce gaz à partir d’électricité renouvelable est l’électrolyse de l’eau. L’eau est divisée en hydrogène et en oxygène grâce à l’excédent d’électricité renouvelable. Le rendement de cette transformation peut atteindre 80%.
L’hydrogène peut ensuite être transformé en méthane. Pour obtenir du méthane, il faut faire réagir chimiquement l’hydrogène et le CO2 à haute pression et à haute température. L’autre solution est de le transformer grâce à des micro-organismes dans un fermenteur, à des températures nettement plus basses et à une pression normale. Il existe des solutions techniques pour ces deux options, qui sont déjà utilisées.
Pour savoir quel accumulateur intégrer sur des sites ou des complexes importants, consultez notre nouvelle publication spécialisée «Systèmes de stockage d’énergie pour l’immobilier: utiliser efficacement les énergies renouvelables». Des exemples concrets y sont également présentés.
