Tournant énergétique: «Des batteries plutôt que des centrales nucléaires»
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Tournant énergétique«Des batteries plutôt que des centrales nucléaires»

Les batteries vont jouer un rôle central dans la transition énergétique. Entretien avec un chercheur de l'EPFZ qui nous explique ce que les futurs accumulateurs de courant pourront nous apporter.

par
pam

Monsieur Andreas Ulbig, presque tout le monde porte une batterie sur soi: celle du smartphone. En combien de temps la vôtre se décharge-t-elle?

En un jour. Par le passé, avec mon ancien téléphone portable, elle tenait une semaine. Et c'était mieux, même si le smartphone dispose d'un nombre beaucoup plus élevé de fonctions. Il faut cependant ajouter que la production de masse des batteries des téléphones mobiles a contribué dans une large mesure à baisser les prix, y compris celui des plus grandes batteries.

Cet exemple montre que les batteries atteignent, aujourd'hui encore, rapidement la limite de leurs capacités. Pourquoi constitueront-elles malgré tout un élément crucial dans le tournant énergétique?

Vu que la valorisation et le développement des énergies renouvelables − telles que le courant solaire − rendent la production d'énergie imprévisible, on a besoin de nouvelles possibilités de stockage, en particulier dans le réseau de distribution. En plus des lacs d'accumulation saisonniers, qui peuvent stocker de l'énergie pendant des mois, on doit également pouvoir disposer d'accumulateurs décentralisés temporaires, tels que des batteries qui emmagasinent l'énergie localement pendant quelques heures, puis la réinjectent de nouveau dans le réseau.

Concrètement, comment cela fonctionne-t-il?

L'électricité excédentaire, produite par exemple à partir d'une installation photovoltaïque en milieu de journée, pourrait être stockée temporairement dans un grand accumulateur communal ou de quartier. Le soir, lorsque la demande augmente, l'accumulateur chargé pourrait fournir l'énergie nécessaire. On pourrait ainsi réduire les charges du réseau supplémentaires causées par le passage aux énergies renouvelables. Vu qu'il n'y aura à l'avenir plus de fournisseurs d'énergie constants, comme les centrales nucléaires, on aura besoin de milliers de petites batteries qui, en cas de nécessité, seront en mesure de compenser les fluctuations du réseau au niveau local également. Sinon, on s'expose à une panne de courant généralisée.

À l'avenir, chaque ménage aura donc sa propre batterie?

Nous nous acheminons vers une situation où de nombreux foyers auront non seulement une installation photovoltaïque sur le toit, comme c'est déjà le cas aujourd'hui, mais aussi une batterie pour le stockage intermédiaire à la cave. Cela garantira une autonomie énergétique partielle et assurera la stabilité dans le réseau de distribution. Pour que ce scénario fonctionne, les batteries devront toutefois être mises en réseau, connectées les unes aux autres. De cette façon, elles pourront distribuer dans le réseau l'électricité stockée lorsque l'on aura besoin d'énergie. Si nous avons, au lieu de cela, des milliers d'accumulateurs domestiques non coordonnés qui introduisent dans le réseau de l'énergie en même temps, le réseau peut se détraquer ou se paralyser.

Toujours est-il que les batteries efficaces sont aussi très chères…

Par rapport à la centrale à pompage-turbinage, les batteries utilisées pour le seul stockage d'énergie ne sont encore de loin pas compétitives. Si je veux stocker la même quantité d'énergie dans une batterie, cela coûte aujourd'hui encore environ

cent fois plus cher. Cependant, je pense que les prix vont baisser de façon continue, à l'instar de ce qui s'est passé avec les installations photovoltaïques. Cela est déjà visible: au cours de la dernière décennie, la capacité des batteries à l'échelle mondiale a été multipliée par six et les prix ont considérablement diminué. Leur durée de vie s'est elle aussi beaucoup allongée. Une simple batterie de maison atteint aujourd'hui 5000 cycles de charge. Avec un cycle de charge quotidien, sa durée de vie devrait donc être d'environ 13 ans.

Pour produire des accumulateurs, il faut des matières premières. Le constructeur d'automobiles Tesla a annoncé que pour fabriquer son nouveau modèle, on aurait besoin de tout le lithium produit aujourd'hui. Y a-t-il suffisamment de matières premières disponibles pour la production de masse des batteries?

Le lithium est l'un des métaux les plus courants sur cette planète. À mon avis, le projet va être couronné de succès. Le problème réside plutôt dans les « terres rares », dont on a besoin pour la production d'électrodes et pour les composants électroniques. Je pense toutefois qu'il y aura assez de possibilités de contourner toute pénurie à travers le recyclage de batteries, de toute façon nécessaire. Et si un matériel devient effectivement rare, et donc cher, il y a encore des dizaines d'autres technologies sur lesquelles nous pourrons nous rabattre.

Qu'est-ce que cela signifie pour les grands groupes d'électricité si, à l'avenir, un nombre croissant de ménages équipés d'installations solaires et de leurs propres accumulateurs deviennent plus indépendants du point de vue énergétique?

Cette évolution générera de l'incertitude, parce que tant le marché de l'électricité que l'exploitation du réseau connaîtront une mutation radicale. Les groupes d'électricité et les opérateurs de réseaux ne se concentreront probablement plus uniquement sur la production et la distribution d'électricité, mais aussi – comme le font déjà aujourd'hui certains précurseurs de la branche – et davantage sur la « gestion » de l'énergie. Il s'agira donc de contrôler et de gérer les innombrables petites centrales électriques domestiques qui seront installées sur les toits des maisons. Le stockage d'électricité va lui aussi redevenir un modèle d'affaires. On verra si, compte tenu de cette évolution du marché, la vente de centrales à pompage-turbinage pour l'instant non rentables se révélera judicieuse.

L'Energy Challenge 2016 est une campagne nationale lancée par Suisse énergie et l'Office fédéral de l'énergie. Elle traite des sujets liés à l'efficience énergétique et aux énergies renouvelables. En tant que partenaire média, «20 minutes» se penchera sur la thématique durant six mois avec des graphiques, des reportages et des interviews.

Andreas Ulbig est titulaire d'un doctorat en électrotechnique et chercheur au Power Systems Laboratory de l'École polytechnique fédérale de Zurich. Ses recherches portent notamment sur le rôle des batteries/accumulateurs et le développement du réseau d'électricité à l'heure de la transition énergétique. Andreas Ulbig est également fondateur du spin-off de l'EPFZ appelé Adaptricity, qui développe des logiciels de simulation pour les opérateurs de réseaux.

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