Le coût moyen du stockage d’électricité par batterie lithium-ion a chuté de 89 % entre 2010 et 2023. Malgré cette baisse spectaculaire, certaines technologies moins connues s’imposent dans des usages spécifiques, souvent à contre-courant des choix industriels dominants. Les arbitrages économiques varient fortement selon l’objectif recherché : lissage de la production renouvelable, alimentation de secours ou arbitrage tarifaire.
Les solutions les moins coûteuses ne sont pas systématiquement les plus adaptées à tous les besoins. Les performances techniques, la durée de vie et la rapidité de réponse influencent le classement des technologies, bien au-delà de leur seul prix au kilowattheure stocké.
Pourquoi le stockage d’énergie est devenu un enjeu majeur
Invisible, mais désormais indispensable : le stockage d’énergie s’est immiscé dans le cœur du système électrique. L’essor des énergies renouvelables comme le solaire et l’éolien bouleverse la logique des réseaux : leur production varie sans s’aligner exactement sur la consommation. Une partie de l’électricité produite ne trouve parfois pas preneur, alors qu’il en manque à d’autres moments. Sans possibilité de mettre en réserve l’énergie excédentaire, la stabilité du réseau vacille.
En France, le RTE mentionne l’urgence de renforcer les réserves opérationnelles. Ces réserves jouent le rôle de remparts contre les variations soudaines de production ou de consommation. Sur la scène mondiale, l’Agence internationale de l’énergie (AIE) s’attend à une multiplication par six des capacités de stockage d’ici 2030, un bouleversement d’ampleur.
Mais le stockage d’énergie ne se limite pas à maintenir l’équilibre du réseau. Il agit sur plusieurs fronts : atténuer les émissions de CO2, renforcer la sécurité énergétique, accompagner la transition vers une électricité moins dépendante des ressources fossiles. Le secteur, en plein mouvement, insuffle des métiers nouveaux et mobilise des compétences inédites, autant chez les industriels que dans les collectivités.
Trois retombées majeures du développement du stockage d’énergie méritent d’être mises en lumière :
- Amélioration de la stabilité du réseau et gestion de l’intermittence
- Diminution notable des émissions liées à la production d’énergie
- Déploiement de nouveaux emplois spécialisés et élévation du niveau d’expertise
L’enjeu, loin de se limiter à de simples questions techniques ou de prix, touche à la souveraineté énergétique et à la capacité collective de relever le défi climatique.
Panorama des principales solutions de stockage disponibles aujourd’hui
Les technologies de stockage affichent une diversité sans précédent. Les STEP (stations de transfert d’énergie par pompage) occupent la première place du podium, avec plus de 95 % des capacités mondiales. Leur fonctionnement repose sur deux bassins à différentes hauteurs : quand l’électricité est abondante, on pompe l’eau vers le bassin supérieur ; lors des pointes de consommation, l’eau retombe et produit de l’électricité. C’est la référence pour le stockage longue durée et les très grands volumes.
Pour des besoins de stockage de courte durée, rien n’égale aujourd’hui l’efficacité des batteries lithium-ion. Rapides et compactes, elles savent absorber les écarts soudains et répondre presque instantanément. L’installation géante pilotée par Tesla en Australie l’a largement démontré : le lithium-ion s’est imposé sur les marchés où la réactivité est la priorité.
La palette ne s’arrête pas là. Les batteries à flux offrent une densité et une modularité taillées pour le stationnaire longue durée, alors que le stockage thermique sous forme d’eau chaude, de matériaux à changement de phase ou de sels fondus prend de l’ampleur, surtout dans les grandes centrales solaires qui alimentent aussi bien l’industrie que les réseaux de chaleur.
L’innovation n’est pas en reste, de nouvelles solutions apparaissent :
- Les batteries de sable en Finlande, qui stockent la chaleur plusieurs mois en maintenant du sable à haute température.
- Le dispositif Gravitricity qui mobilise d’anciennes mines : de lourdes masses y sont hissées ou abaissées pour stocker ou restituer l’énergie grâce à la gravité.
- L’hydrogène vert, produit à partir d’énergies renouvelables, destiné à de longs stockages et à l’industrie lourde, même si les rendements restent modestes.
- Le stockage par air comprimé (CAES), utilisé de manière plus discrète, qui permet d’accumuler de l’énergie mécanique.
Des expérimentations foisonnent, que ce soit en Europe, en Australie ou en Scandinavie. La sélection d’une technologie relève autant des besoins locaux, du paysage énergétique environnant que des ambitions de chaque territoire envers la transition énergétique.
Quel moyen de stockage est le moins cher selon les usages ?
Déterminer le coût du stockage d’énergie revient à jongler avec les usages. Chaque situation réclame son analyse de rentabilité. Sur le terrain du stockage longue durée et à grande échelle, les STEP restent hors compétition selon l’AIE : leur longévité, leur vaste capacité et leur exploitation sur plusieurs décennies en font le choix évident pour les besoins de réseau. Aujourd’hui, rien ne rivalise avec le pompage hydraulique pour les grands volumes sur le long terme.
Lorsqu’il s’agit de stocker pour quelques heures, absorber un surplus solaire par exemple, les batteries lithium-ion sont en première ligne. Leur coût continue de baisser, mais il reste exposé aux variations du prix des ressources et à une forte concurrence industrielle, notamment venue de l’automobile. À côté, d’autres types de batteries, comme les batteries à flux, s’installent progressivement dans le paysage des installations stationnaires.
Dans les sites industriels ou pour des applications de chauffage urbain, le stockage thermique fait ses preuves : stockage de chaleur par eau chaude, sels fondus ou matériaux à changement de phase. Le coût y est particulièrement bas, et certains modèles au Danemark, en Allemagne ou en Espagne (cités comme Andasol ou Extresol) en témoignent déjà sur de grandes échelles.
Pour les besoins saisonniers ou sur des périodes prolongées, la batterie de sable finlandaise tire son épingle du jeu : stocker à plus de 500°C des mois durant, réduire les coûts d’exploitation et l’empreinte carbone. L’hydrogène vert, quant à lui, vise les applications industrielles ou le stockage dépassant plusieurs jours, malgré des rendements encore loin de la perfection.
| Usage | Solution la moins chère |
|---|---|
| Stockage longue durée (réseau) | STEP |
| Stockage courte durée (quelques heures) | Batteries lithium-ion |
| Chaleur (chauffage urbain, industrie) | Stockage thermique |
| Saisonnier/long terme (hors réseau) | Batteries de sable, hydrogène vert |
Choisir le moyen le moins cher, c’est donc trancher en fonction de la finalité : stabiliser un réseau, stocker des surplus renouvelables, fournir en énergie un complexe industriel, garantir la disponibilité de chaleur à l’année… chaque usage possède son champion économique.
Bien choisir sa solution de stockage : critères et conseils pratiques
Sélectionner un système de stockage d’énergie ne s’improvise pas. Il faut examiner le projet sous tous les angles : attentes, contexte réel d’utilisation, équilibre financier. La première étape : identifier le service recherché. Vise-t-on à reporter l’électricité d’une production solaire au crépuscule ? À garantir la continuité d’un réseau de chaleur sur plusieurs jours ? Ou à sécuriser l’alimentation d’un quartier ou d’une usine sur une saison entière ?
La nature de l’énergie à stocker influe aussi sur la solution retenue, qu’il s’agisse d’électricité, de chaleur ou d’hydrogène. Pour l’industrie et le chauffage, le stockage thermique offre solidité et coûts réduits, comme l’ont démontré les initiatives en France ou au Danemark. Sur l’électricité, l’exigence de rapidité et de densité donne l’avantage au lithium-ion pour les courtes durées ; tandis que les STEP restent la référence pour la grande échelle.
Autre question décisive : la disponibilité des ressources locales. Une ancienne mine à disposition, un relief propice ou la proximité d’une filière spécifique peut ouvrir la voie à des dispositifs inédits, batterie de sable, système gravitaire, stockage thermique innovant…
Voici quelques critères à analyser pour guider sa décision :
- Durée de stockage : de quelques heures à plusieurs jours ou saisons ?
- Quantité d’énergie nécessaire à stocker et à restituer
- Coût global sur la durée de vie : investissement initial, entretien, recyclage
- Compatibilité avec le réseau existant ou à bâtir
Instituts de recherche et professionnels du secteur insistent sur la flexibilité et la facilité d’exploitation : capacité à enchaîner les cycles, à répondre aux imprévus des renouvelables, à accompagner les efforts de sobriété énergétique sur le long terme.
Le stockage d’énergie dessine aujourd’hui un avenir moins vulnérable et bien plus audacieux. Choix après choix, projet après projet, chaque territoire desserre peu à peu l’étau de la dépendance énergétique et s’arme pour faire face aux défis de demain.
