Si la puissance photovoltaïque totale installée atteint un certain ordre de grandeur, la production d’électricité solaire génère de manière ponctuelle des excédents considérables, auxquels il serait difficile de faire face sans un développement ambitieux du réseau électrique.

Afin de rendre ces excédents utilisables et d’éviter la déconnexion de l’installation photovoltaïque, il faut augmenter la capacité de stockage. Le stockage centralisé, telles que les centrales de pompage-turbinage, ne pourra, dans un avenir proche, en couvrir qu’une partie. En revanche, le potentiel des solutions de stockage décentralisées peut être exploité à court terme.

Un système de stockage permet de stocker temporairement pendant la journée une partie de l’électricité solaire autoproduite destinée à être consommée le soir ou la nuit. Si l’installation photovoltaïque produit plus d’électricité, que ce qui est consommé au même moment dans le bâtiment, l’excédent est envoyé dans l’accumulateur d’énergie. Si les besoins en électricité sont supérieurs à ce que l’installation photovoltaïque peut fournir, il est possible d’utiliser sa propre électricité en déchargeant le système de stockage de manière différée.

Les batteries au lithium se sont imposées sur le marché. Elles se caractérisent par un rendement élevé, une grande densité énergétique ainsi qu’une durée de vie relativement longue même en cas d’utilisation intensive. La capacité de stockage peut également être utilisée en fonctionnement continu sans que la batterie ne s’use beaucoup.

Dans la pratique, des accumulateurs trop grands sont souvent installés: la charge de la batterie oscille alors entre pleine et à moitié pleine. La capacité inutilisée coûte de l’argent et gaspille et des matières premières et des ressources, utilisées lors de la production du système de stockage. Valeur indicative pour calculer la taille de l’accumulateur: environ 1 kilowattheure de capacité de batterie pour 1000 kWh de consommation électrique annuelle.

La littérature spécialisée suivante offre un aperçu:

• Pv magazine – Aperçu du marché (en allemand)
• HTW Berlin – Inspection du stockage d'électricité (en allemand)

Un accumulateur d’énergie a une durée de vie comprise entre 10 et 15 ans (en comparaison, un module solaire dure entre 20 et 30 ans). Cela est dû aux processus chimiques des cellules de batterie. Le vieillissement des matériaux entraîne une lente décroissance de la capacité de stockage avec le temps. Ce processus s’accélère lorsque l’accumulateur est en fin de vie.

À l’aide de prévisions météorologiques et de valeurs de consommation antérieures, une gestion de charge intelligente soutient une charge et une décharge ménageant la batterie, ce qui a également un effet positif sur la durée de vie de celle-ci. Ce type de gestion est souvent directement inclus dans l’accumulateur. Un contrôle externe via un système de gestion énergétique est également possible. Il peut contrôler de manière centralisée toutes les grandes installations de production et de consommation telles que les installations PV, les stations de recharge pour véhicules électriques, les pompes à chaleur, etc.

Une installation photovoltaïque avec système de stockage est pertinente du point de vue de la rentabilité dès lors que les coûts de production et de stockage d’électricité sont inférieurs au prix de l’électricité du fournisseur d’énergie correspondant. Le principal avantage d’un système de stockage réside dans l’augmentation de la consommation propre et du degré d’autosuffisance.

Grâce à leur capacité de charge bidirectionnelle (courant électrique dans les deux directions), à l’avenir, les véhicules électriques pourraient être utilisés comme une sorte de grande «powerbank sur roues» et comme systèmes de stockage d’électricité. Contribuant ainsi à la stabilité du réseau, ils constituent un élément important de la transition énergétique. Dans la pratique, les véhicules électriques doivent d’abord être intégrés dans le réseau électrique de l’immeuble (par exemple en combinaison avec une installation PV et une pompe à chaleur) et mis en réseau de manière intelligente («vehicle to building»). Ensuite, ils sont intégrés dans le réseau électrique («vehicle to grid»). Une gestion intelligente de la charge garantit une disponibilité constante d’énergie pour les voitures électriques.

Certains fabricants commercialisent déjà des stations de recharge bidirectionnelles techniquement au point et équipées de connecteurs CHAdeMO. En Europe, ces systèmes n’en sont qu’à leurs balbutiements. Mais il se pourrait qu’ils deviennent la norme à court terme. Au Japon, chaque véhicule électrique doit être équipé d’une technologie de charge bidirectionnelle depuis déjà des années.

Le terme «système de stockage thermique» désigne à la fois les accumulateurs de chaleur et de froid. Ces accumulateurs fonctionnent de manière antagonique. Tandis qu’un accumulateur de chaleur absorbe de l’énergie, l’accumulateur de froid en libère sous forme de chaleur. Si l’énergie stockée est inférieure au niveau de la température ambiante, on parle d’accumulateur de froid. Au contraire, si la température est supérieure au niveau de la température ambiante, il s’agit d’un accumulateur de chaleur.

Outre le stockage d’énergie thermique, le principal objectif de ce système de stockage est de découpler dans le temps la production et l’utilisation de chaleur ou de froid.

Un système de stockage d’énergie thermique peut être avant tout caractérisé par la température d’accumulation, la capacité spécifique d’accumulation de chaleur et le rendement. En outre, les coûts spécifiques d’investissement constituent un paramètre important pour en évaluer la rentabilité. Ils dépendent toutefois beaucoup de diverses conditions-cadres (volumes/support du stockage, etc.) et des conditions de l’emplacement. Dans le cas des accumulateurs thermochimiques, le stockage de la chaleur s’effectue pratiquement sans perte.

Actuellement, ils sont plutôt utilisés de manière isolée pour certains bâtiments, tandis que les accumulateurs thermochimiques sont encore en phase de développement. De par leur rendement, leur température de fonctionnement et leur densité de stockage élevés, ces deux technologies disposent d’un grand potentiel de développement. Les accumulateurs latents atteignent une efficacité comprise entre 75 et 90%.

Ils représentent une technologie établie et peu coûteuse et sont souvent utilisés pour les réseaux de chauffage solaire de proximité ou les réseaux de chauffage à basse température dans les nouveaux quartiers. Les grands réservoirs d’eau sensibles (réservoirs d’eau chaude, de gravier et d’eau, d’aquifères et de sondes géothermiques) peuvent généralement être exploités avec une température de l’eau comprise entre 30 °C et 95 °C. Leur rendement est compris entre 47 et 75%.

La rentabilité est un facteur décisif dans le choix et la mise en œuvre d’une technologie de stockage. Cette rentabilité peut être prise en compte sur la base des coûts d’investissement spécifiques.

Malgré un rendement et une densité énergétique élevés, les accumulateurs thermochimiques requièrent, en fonction du matériau de stockage, des coûts d’investissement beaucoup plus élevés que les accumulateurs sensibles et latents. En raison du stade de développement précoce de la technologie, l’utilisation du stockage thermochimique est associée à un risque économique élevé et à des questions scientifiques non résolues.

Pour les accumulateurs latents, une capacité de stockage de chaleur relativement plus élevée entraîne également des coûts d’investissement plus élevés que pour les accumulateurs de chaleur sensibles. Les coûts d’investissement des accumulateurs latents augmentent de manière significative en cas de puissances élevées.

Par rapport aux accumulateurs de chaleur latents et thermochimiques, l’utilisation d’accumulateurs sensibles se trouve à un stade de développement avancé et présente des coûts d’investissement nettement plus faibles. Cela permet aux quartiers d’accéder à de grandes capacités de stockage à un coût avantageux. Des accumulateurs de chaleur sensibles sont actuellement utilisés à l’échelle de quartier comme projets pilotes. Les coûts d’investissement dépendent fortement des conditions locales.

«Intersectoriel» décrit la mise en réseau de différents secteurs, tels que la mobilité, la mobilité électrique et le chauffage.

Le stockage de l’énergie au moyen de telles installations peut se faire avec ou sans récupération ultérieure de l’électricité et réinjection dans le réseau électrique. Le «Power-to-X» permet d’utiliser l’électricité renouvelable excédentaire pour produire des vecteurs énergétiques (par ex. pour la production de chaleur, la réinjection ultérieure d’électricité, la mobilité) ou des produits chimiques de base pour les engrais. De nombreux pays placent de grands espoirs dans le potentiel futur de cette technologie pour leur politique climatique.

Source:

• Verbraucherzentrale Nordrhein-Westfalen. «Le stockage sur batterie est-il rentable pour les installations photovoltaïques?» (en allemand)
• Étude Dena «Stockage d'énergie thermique pour les quartiers» - 09/2021
• Littérature spécialisée «Stockage d'énergie - Besoins, technologies, intégration, 2014»
• Swiss eMobility «Chargement bidirectionnel» (en allemand)
• Institut Paul Scherrer. Livre blanc: Power-to-X: perspectives en Suisse (en allemand)