La conservation de l'électricité pour une restitution différée

L'électricité ne se conserve pas sous sa forme utile : pour la garder, il faut la convertir en une autre forme d'énergie, puis la reconvertir au moment de l'utiliser. Chaque conversion entraîne des pertes, ce qui explique que le système électrique ait longtemps préféré ajuster la production à la consommation plutôt que stocker. L'augmentation de la part des sources variables change ce calcul, parce qu'une production solaire ou éolienne ne s'ajuste pas à la demande.

Le pompage-turbinage

Les stations de transfert d'énergie par pompage représentent la quasi totalité de la capacité de stockage installée dans le monde. Le principe est mécanique : deux bassins séparés par un dénivelé, des groupes réversibles qui remontent l'eau quand l'électricité est abondante et la turbinent quand elle manque. Le rendement du cycle complet est élevé, la durée de vie des ouvrages se compte en dizaines d'années, et la puissance disponible se mobilise en quelques minutes. La limite est géographique : les sites réunissant deux plans d'eau proches et un dénivelé suffisant sont peu nombreux et souvent déjà équipés.

Les batteries

Les batteries lithium-ion installées en conteneurs à proximité des postes électriques rendent des services différents de ceux du pompage. Leur temps de réponse se mesure en millisecondes, ce qui les destine au maintien de la fréquence plutôt qu'au déplacement de grandes quantités d'énergie d'une saison à l'autre. Leur capacité se dégrade avec le nombre de cycles et avec la température, et leur coût a fortement baissé sous l'effet de la production de masse pour l'automobile. Les chimies sans cobalt, au lithium fer phosphate, acceptent davantage de cycles au prix d'une densité d'énergie moindre, ce qui convient à un usage fixe où le poids importe peu.

L'hydrogène

L'électrolyse de l'eau produit de l'hydrogène à partir d'électricité. Ce gaz se stocke en volume important, dans des cavités salines par exemple, et se reconvertit en électricité par une pile à combustible ou une turbine. Le rendement de la chaîne complète reste nettement inférieur à celui des deux procédés précédents, ce qui réserve cette voie aux besoins que les autres ne couvrent pas : le stockage de très longue durée, d'une saison à l'autre, et les usages industriels où l'hydrogène sert de matière première plutôt que de vecteur d'énergie.

La chaleur

Stocker de la chaleur coûte bien moins cher que stocker de l'électricité, et de nombreux usages finaux sont thermiques. Un ballon d'eau chaude chauffé la nuit ou en milieu de journée solaire constitue déjà un stockage, de même que les réservoirs d'eau raccordés aux réseaux de chaleur urbains. Les sels fondus employés dans les centrales solaires thermodynamiques conservent la chaleur à haute température pendant plusieurs heures après le coucher du soleil. Cette approche ne restitue pas de l'électricité, mais elle supprime une consommation électrique au moment où elle serait la plus contrainte.

Le pilotage de la demande

Décaler une consommation revient, du point de vue du système électrique, à stocker sans équipement. L'effacement industriel, la modulation des chauffe-eau par le signal des heures creuses et le pilotage des bornes de recharge déplacent des quantités d'énergie considérables pour un coût d'investissement faible. Ce levier se heurte à l'acceptation des usagers et à la simultanéité des reports, un signal identique envoyé à des millions d'appareils créant un appel de puissance au moment où il s'applique, ce qui impose d'étaler les ordres dans le temps.