Production d’électricité verte : quelles évolutions? Focus sur son stockage.
À l'avenir, les centrales solaires et éoliennes devraient répondre à un pourcentage de plus en plus important des besoins en énergie, mais nos bâtiments devraient aussi contribuer à la production d'énergie renouvelable écologique.
À l'avenir, les centrales solaires et éoliennes devraient répondre à un pourcentage de plus en plus important des besoins en énergie, mais nos bâtiments devraient aussi contribuer à la production d'énergie renouvelable écologique.
La transition énergétique devra s'accompagner d'une des plus grandes réformes structurelles politiques de l'histoire allemande. D'ici 2050, les sources d'énergie renouvelables devraient couvrir la majorité des besoins en énergie. Par conséquent, la loi actuelle sur l'énergie renouvelable privilégie l'électricité issue des centrales solaires et éoliennes. Dès que le vent souffle ou que le soleil brille en Allemagne, les fournisseurs peuvent proposer leur énergie renouvelable via le réseau d'alimentation à prix fixes.
Les bâtiments bénéficiant d'une planification innovante ainsi que des quartiers entiers, en conformité avec la norme Énergie plus, jouent un rôle important dans la production d'énergie excédentaire en vue de la transition énergétique. Cependant, il ne suffit pas aux pionniers des concepts de l'énergie excédentaire de se contenter de couvrir les besoins du bâtiment grâce à la production d'énergie autonome. À l'avenir, l'énergie excédentaire générée devrait être utilisée pour aider à alimenter d'autres bâtiments du quartier. Des recherches approfondies sont actuellement menées à bien dans le domaine des systèmes de stockage. En attendant, de nombreuses solutions ont été mises en place pour le stockage de l'eau chaude, de l'eau chaude latente et de l'énergie thermochimique.
Le passage progressif aux sources d'énergie renouvelables à grande échelle implique deux principaux défis technologiques. Outre l'expansion des autoroutes énergétiques, la stabilité à long terme du réseau électrique doit aussi être garantie. Le cœur du problème réside dans le nouveau principe de génération d'électricité. Contrairement aux centrales au gaz et au charbon, les centrales électriques aux énergies renouvelables n'alimentent pas le réseau à la demande, mais plutôt lorsque le fournisseur peut générer de l'électricité. À l'avenir, les concepts de stockage qui éviteront les interruptions d'alimentation seront donc des modules indispensables du système énergétique.
Stocker l'énergie sous forme d'électricité, cependant, n'est pas simple. Très peu de solutions ont résisté à l'épreuve du temps et de nombreuses approches sont encore en phase de développement. Ci-après sont décrites cinq méthodes prometteuses :
Un réseau de gaz naturel comme système de stockage
Un réseau de gaz naturel comme système de stockage
Stockage souterrain d'énergie sous forme d'air comprimé
Dans les centrales de stockage d'énergie sous forme d'air comprimé, l'électricité excédentaire est comprimée au moyen d'un compresseur électrique et stockée dans des silos enterrés connus sous le nom de « cavernes ». Lorsque les besoins en énergie augmentent au niveau du réseau d'alimentation, l'air peut être libéré pour entraîner une turbine, comme c'est le cas dans une centrale hydroélectrique à réserve pompée. Un système d'essai et de démonstration de centrale de stockage d'énergie performante sous forme d'air comprimé est actuellement en construction à Staßfurt, en Saxe-Anhalt. Les activités de recherche précédentes de l'Institut de thermodynamique technique du Centre allemand de recherche aérospatiale (DLR) ont ouvert la voie au projet Adele (stockage adiabatique d'énergie sous forme d'air comprimé pour l'alimentation en électricité). À présent, il reste à démontrer la faisabilité et, surtout, la viabilité économique du système.
Stockage sous-marin d'énergie sous forme d'air comprimé
La solution au problème de stockage pourrait aussi se trouver sous la mer. L'Université de Nottingham a mis au point des ballons géants en tissu synthétique fixés au plancher océanique au moyen de structures en acier. Ce système limite automatiquement les variations de pression constatées lors de la libération de l'air comprimé du fait de la pression de l'eau élevée exercée depuis l'extérieur. Le potentiel de stockage est considérable, même si les scientifiques concèdent, après la phase de recherches de quatre ans, que cette méthode n'est viable d'un point de vue commercial qu'en eaux extrêmement profondes. La popularité de la méthode de stockage énergétique sous-marin a néanmoins été démontrée par un projet canadien. En coopération avec E.ON, une entreprise canadienne a mis au point des « sacs d'énergie » pour le stockage sous-marin d'air comprimé, d'après les résultats des recherches de Nottingham.
Centrale hydroélectrique à réserve pompée
La centrale à réserve pompée figure parmi les systèmes actuels les plus efficaces pour le stockage d'énergie. À l'heure actuelle, elle est considérée comme la solution industrielle standard pour la production d'énergie étant donné que les centrales solaires et éoliennes ne seront disponibles qu'ultérieurement. La centrale utilise l'excédent d'électricité généré pour pomper de l'eau dans un réservoir situé plus haut. Dès que la demande en énergie augmente, l'opérateur permet à l'eau contenue dans le réservoir de circuler dans les tuyaux de descente en direction des turbines, ce qui produit à nouveau de l'électricité. Cette méthode est efficace à 60-80 %, selon le type de système. En Allemagne, 30 centrales hydroélectriques à réserve pompée de ce type sont actuellement opérationnelles, pour une puissance totale de 6,5 GW. La plus grande centrale à serve pompée d'Europe devrait être mise en service à Atdorf en 2018.
Des véhicules électriques comme unités de stockage d'énergie
Dans les décennies à venir, les véhicules électriques pourraient jouer un rôle central dans le stockage d'énergie mobile. L'électricité excédentaire serait alors stockée dans les batteries des véhicules électriques. Par ailleurs, les propriétaires pourraient également utiliser l'électricité contenue dans la batterie de leur véhicule pour alimenter le réseau en cas de coupure ou de pic de demande. Pour la mise en œuvre de ce concept, il serait nécessaire que l'utilisation des véhicules équipés de batterie se répande. De plus, la technologie de la batterie aurait également besoin d'être peaufinée. Après quelques prototypes initiaux de maisons Énergie plus dotées d'une infrastructure de mobilité électrique dans des bâtiments neufs et rénovés de type maison individuelle et leur évaluation scientifique au cours des phases de surveillance, le concept séduit de plus en plus pour les bâtiments de plus grande taille.