Stockage de l'électricité

Le stockage de l’électricité est un très gros problème surtout pour de grosse quantité. On ne peut pas stocker l’électricité directement, il faut donc la convertir. On peut se dire qu’il y a des batteries et que cela peut suffire à stocker l’électricité. Cela est vrai mais seulement pour de petites quantités d’électricité. Cette page fournira des ordres de grandeur nécessaire pour un stockage de l’électricité en France.

Contexte

Si vous vous rendez sur le site du RTE (Réseau de Transport d’Electricité), vous pouvez consulter la consommation en temps réel (sur cette page). Le travail du RTE est d’ajuster en permanence la production à la consommation car on ne stocke pas l’électricité.

Si vous observez la consommation d’une journée puis une autre, elles se ressemblent fortement (ceci est particulièrement vrai du lundi au vendredi), mais il y a de légères différences. Si on compare la consommation instantanée d’une semaine à une autre, on peut voir une très grande similitude. Ceci est logique car le week-end les activités, donc la consommation électrique, sont différentes (la consommation est plus faible le week-end que la semaine). L’idéal serait de pouvoir lisser la production sur une semaine par exemple, ce qui permettrait de faire tourner les centrales à leur optimum de rendement.

Hypothèses

L’hypothèse principale est de lisser la production sur une semaine en gardant notre consommation actuelle, fluctuante au cours du temps.
Les données utilisées sont celles de 2007.
Le rendement pour stocker l’électricité sous une autre forme est de 80 % et le déstockage est également de 80 %. C’est valeur sont un ordre de grandeur approximatif. Ceci correspond que 64 % de l’électricité arrivant pour le stockage sera restituée.
Les calculs sont faits pour une semaine type par mois. Cette semaine type est la moyenne des semaines du mois.

Résultats

Voici le résultat de la puissance de production continue et de la taille du stockage.

	Puissance (GW)	Taille Stockage (MWh)
Janvier	64,637	343 961
Février	63,932	316 391
Mars	60,518	276 339
Avril	51,225	275 964
Mai	47,454	250 888
Juin	48,070	316 599
Juillet	48,281	317 793
Août	44,313	221 892
Septembre	49,893	332 251
Octobre	55,094	284 945
Novembre	64,720	239 189
Décembre	69,923	260 641

On peut voir que c’est le mois de janvier qui nécessite le plus gros besoin de stockage. Remarque : ce n’est pas le mois nécessitant la plus grosse production.
Le volume de stockage pour lisser la production sur une semaine correspond seulement à 5,5 heures de production.

Taille du stockage

Nous allons nous placer dans la situation du mois de janvier avec le besoin de stocker 344 GWh (1 238 000 GJ).
Pour stocker ces 344 GWh, on peut (au choix) :

stocker dans des batteries : 3,5 millions de tonne de batterie au plomb (0,1 kWh par kg de batterie). Cette solution est impossible vue la quantité de plomb nécessaire.
pomper-turbiner de l’eau en barrage : 124 millions de m3 d’eau avec une dénivellation possible de 1 000 m. Il faut compter en réalité le double : un barrage en hauteur et un en bas pour recueillir l’eau avant de la renvoyer en hauteur. Ceci correspond à 2 fois le volume du lac Cap-de-Long de la vallée d'Aure pour le barrage en hauteur et idem pour le barrage bas. Certes trouver des hauteur de chute de 1 000 m est assez difficile, on pourrait ramener à 100 m mais cela nécessite de multiplier par 10 le volume d'eau stocké. Le pompage-turbinage, c’est déjà actuellement utilisé en France à Barrage de Grand'Maison dans les Alpes, mais les volumes utilisées pour le pompage sont faibles.
comprimer de l’air : 124 millions de kg d’air comprimés à 100 bars ; ce qui représente un volume d’un million de m3.
convertir l’électricité en carburant liquide, il faudrait seulement stocker 27 500 tonnes soit 34 000 m3. Le volume est faible mais la conversion électricité -> carburant n’est pas faisable.
convertir l’électricité en hydrogène à partir de l’eau : seulement 9 200 tonnes d’hydrogène à stocker soit 137 000 m3 d’hydrogène liquide. Malheureusement la production d’hydrogène à partir de l’eau à un rendement trop faible. De plus, la liquéfaction demande aussi de l’énergie.

Les solutions ci-dessus ne sont pas exhaustives, mais permet d’avoir un ordre de grandeur.

Conclusion

Quelle que soit la solution on se heurte à des problèmes, soit de capacité de stockage, soit de conversion d’un point de vue industrielle. La solution actuellement utilisée est le pompage-turbinage mais de façon assez limitée.
Le stockage de l’électricité pose de grand problème. Pourtant cette solution deviendra nécessaire si le mix énergétique s’oriente principalement vers des énergies intermittentes tels que l’éolien, le solaire, …

Commentaires

Le 31/07/2009 11:25 par rachat credit :

merci pour ce billet!

La France stock-t-elle toute l'électricité? ou vend-elle l'électricité en surplus? merci

Le 31/07/2009 20:52 par Astrotophe :

La France stocke une partie de l'électricité mais sinon en revend quand les pays limitrophes en demande.

En électricité, c'est ni tout l'un, ni tout l'autre, ni tout dans un sens ou dans l'autre, ça dépend principalement de la consommation, de la production. On peut même dire que la surproduction française est stocké par le stockage suisse. Le réseau est européen, donc la gestion est au niveau du continent.

Le 03/03/2010 12:08 par pierre :

on peut stocker l'énergie sous forme d'un barrage qui retient l'eau (c'est une idée d' EDF)

Putôt qu'avoir un barage pour une région A de la France, et une centrale nucléaire pour une région B, alimentations distinctes,

on fait un réseau qui combine les deux : le réseau nucléaire alimente en périodes normale, puis pour rajouter de l'électricité lorsqu'il y a une surconsommation imprévisible, on ouvre le barrage pour ajouter de l'électricité.

En fait je crois que c'est une idée EDF, mais qui n'a ps été retenue ...

Le 03/03/2010 12:14 par pierre :

En ce qui me concerne, je pense qu'il est possible de fabriquer d'énormes batteries, que c'est possible, mais que c'est la mise en place des infrastructures et les coûts qui rendent le projet impossible.

Il faudrait repenser le réseau.

C'est comme créer des voitures électriques, c'est totalement possible, mais ça coûte trop cher.

Et il faudrait créer instantanément des lignes électriques sur toute la France pour alimenter des points de chargement des batteries de voiture ( des sortes de stations "essence" à électricité).

C'est possible, mais il faudrait 20 ans pour créer les installations.

Le 03/03/2010 18:43 par Astrotophe :

Bonjour Pierre,

La solution du barrage, c'est le pompage/turbinage. C'est la seule solution de stockage qui est utilisée de façon industrielle.

Autrement, il y a une idée qui a été développé, c'est le stockage de l'électricité par les voitures électriques (source Futurama).

Le problème des batteries c'est la pollution générée par leur production et par leur recyclage ou leur destruction.

Le 09/09/2010 12:35 par Alain Hache :

Si le temps de stockage est de 5,5 heures de consommation, ne pourrait-on l'améliorer avec une vielle technique qui était étudiée dans les années 60, à savoir le volant d'inertie. Le rendement électrique-mécanique-électrique est d'environ 90% x 90% = 81% et les techniques de sustentation des axes tournants on bien progressé depuis. Le tout allié à l'électronique de régulation devrait fournir quelque chose d'acceptable. Qu'en pensez vous?

Le 15/12/2010 10:11 par iann ash :

Bonjour,

Tout d'abord, voici le lien à jour pour voir la courbe de charge du réseau edf en temps réel =

http://www.rte-france.com/fr/developpement-durable/maitriser-sa-consommation-electrique/eco2mix-consommation-production-et-contenu-co2-de-l-electricite-francaise#courbeDeCharge

D'autre part, je suis assez étonné de lire que le rendement de conversion en hydrogène est faible. Je ne sais plus où, mais j'avais lu le contraire sur un autre site. Auriez-vous des chiffres pour étayer ce propos ? De ce que j'avais retenu, c'est le stockage A LONG TERME qui posait problème pour la solution hydrogène (idem pour l'air comprimé).

Par ailleurs, je pense qu'il faudrait stocker dans une technologie en fonction de l'utilisation future prévu pour le courant. J'entends par là que plutôt que de stocker pour tout le pays, il faudrait stocker localement. Une des solutions qui présente un avenir prometteur est le stockage d'énergie thermique (dans les matériaux à changement de phase) qui permet d'avoir une bonne compacité énergétique. Ce genre de système sera utile pour toute les solution de chauffage.

Une autre solution dont j'ai lu un court sujet était l'implantation dans des entreprise de MEGACAP. Mais je n'ai pas de valeur sur les pertes en charge et décharge. Ce dont je suis sûr, c'est que puisqu'il s'agit d'un condensateur géant, la courbe de décharge (exponentiel négative) pourrait poser problème selon moi car en fin de décharge l'énergie ne pourrait plus suffire pour l'entreprise et la perte serait toute cette "zone inutilisée" dans la décharge du condo. (enfin, c'est un pressentiment... il faudrait voir les calculs).

Finalement, je pense que les barrages devraient servir essentiellement au stockage de l'énergie renouvelable. En effet, leur réactivité est bonne en cas de pique de consommation. Je pense que le nucléaire devrait être réglé à un niveau en dessous duquel on sait que l'on ne descendra jamais. Stocker du nucléaire est une incohérence étant donné la stabilité de production. Or le problème que l'on pointe dans le renouvelable est son instabilité de production et la solution est donc bien de le stocker. C'est donc prioritaire... à mon sens.

Mais c'est, bien entendu, un débat en soi.. :)

Merci pour le billet.

Le 19/08/2011 17:34 par dorian :

bonjour,

je recherche un moyen pour stocker de l'électricité chez moi !

en faite je voudrais savoir si il y avais une solution pour mettre au bout de panneaux solaire une grosse batterie ou autre afin de pouvoir me rendre le plus autonome possible ?

en France ou a l'étranger !!

et dernière question y a t-il des loi qui nous empeche de stocker de l'électricité

merci pour vos réponses

Le 19/08/2011 21:04 par christophe :

Mettre une batterie (c'est la solution la plus simple pour de faible capacité) en bout de panneaux solaires, c'est tout à fait possible en prenant un régulateur de charge que l'on connecte sur la partie en tension continue. C'est d'ailleurs de cette façon que sont gérés les sites isolés sans possibilité de raccordement au réseau.

Par contre, d'un point de vue juridique, c'est plus complexe car cela dépend fortement de la configuration de vos connexions : site isolé, raccordement à un réseau, ... Je n'ai pas les capacités nécessaires pour répondre précisément.

Le 25/08/2011 09:49 par Christophe 13 :

Bonjour,

Merci pour cet exposé. Le rendement de 64% entre énergie stockée et énergie restituée ne correspond-il pas au stockage dans un barrage, car il me parait élevé ?

Avez-vous une idée de ce rendement pour un stockage en batteries, au plomb ou plus avec une technique plus évoluée Li-Ion...

Cordialement

Le 26/08/2011 15:16 par christophe :

Exactement, en réalisant les calculs se pensaient beaucoup plus au stockage dans les barrages que dans les autres formes. Pour les idées des rendements, c'est à la louche, cela dépend fortement des technologies.