Le stockage thermique, une alternative puissante aux batteries pour l’électricité verte

Alors que la transition énergétique s’accélère, la gestion des surplus d’électricité renouvelable devient un enjeu majeur. Si les batteries sont souvent mises en avant, le stockage sous forme de chaleur émerge comme une solution robuste, économique et durable pour assurer la flexibilité du réseau et valoriser une production intermittente. Des sels fondus aux cavités géologiques, ces technologies permettent de stocker l’énergie sur le long terme et de la restituer selon les besoins, offrant ainsi une réponse concrète aux défis de l’écrêtement et de la décarbonation de l’industrie.

Valoriser les surplus d’électricité en chaleur industrielle

Le principe est simple : utiliser l’électricité excédentaire, produite lors des pics de vent ou de soleil, pour générer et stocker de la chaleur à haute température. Cette chaleur peut ensuite être convertie en électricité ou utilisée directement pour des procédés industriels. La start-up française Storabelle illustre cette approche en reconvertissant d’anciennes centrales à charbon. Elle utilise l’électricité à bas coût pour chauffer des sels fondus entre 200 et 600°C. Contrairement aux batteries, les pertes sont minimes, permettant un stockage sur plusieurs jours, voire semaines.

Cette chaleur décarbonée peut ensuite alimenter des sites industriels gourmands en énergie thermique, comme la chimie ou la sidérurgie, se substituant ainsi aux chaudières fossiles. Avec un coût estimé entre 40 et 50 €/MWh, cette solution devient compétitive face au gaz naturel, surtout depuis la crise énergétique de 2022. Elle répond directement au problème de l’écrêtement, où les producteurs d’énergies renouvelables sont contraints de réduire leur production lorsque le réseau est saturé.

Le stockage adiabatique par air comprimé (A-CAES)

Une autre technologie prometteuse est le stockage d’énergie par air comprimé adiabatique (A-CAES), sur laquelle travaille l’IFPEN. L’électricité sert à comprimer de l’air, qui est stocké dans d’immenses cavités salines souterraines. La chaleur générée lors de la compression est, elle aussi, captée et stockée. Lors de la décompression, l’air est réchauffé par cette chaleur stockée avant de détendre une turbine pour régénérer de l’électricité.

Ce procédé améliore considérablement le rendement (60-70% contre 40-55% pour les systèmes sans récupération de chaleur). Des projets à grande échelle voient le jour, comme l’installation de 600 MW à Huai’an en Chine. Ces systèmes offrent des services précieux au réseau électrique : lissage des pointes de consommation, régulation de fréquence et apport d’inertie. Pour des durées de décharge supérieures à quatre heures, leur coût devient très compétitif face au stockage par batteries lithium-ion, sans utiliser de matériaux critiques.

L’hydrogène et le stockage intersaisonnier en cavités salines

Les mêmes cavités salines peuvent également servir au stockage d’hydrogène vert, produit par électrolyse lors des surplus de production renouvelable. Cette piste est cruciale pour développer une filière hydrogène décarbonée à grande échelle. Des acteurs comme Storengy (filiale d’Engie) mènent des projets de démonstration, tels que HyPSTER en France. Le site de Manosque, historiquement dédié aux hydrocarbures, est ainsi étudié pour stocker de l’hydrogène.

Ces cavités permettent des capacités de stockage colossales, de l’ordre du GWh au TWh, idéales pour un stockage intersaisonnier. Le défi actuel est d’adapter ces infrastructures à des cycles de charge/décharge plus rapides (journaliers) pour accroître leur flexibilité et leur rentabilité.

La géothermie et le stockage thermique saisonnier

La géothermie profonde offre une autre forme de stockage thermique, particulièrement adaptée au chauffage et au refroidissement des bâtiments. La technique du Stockage Thermique sur Aquifère (ATES) consiste à injecter de la chaleur (ou du froid) excédentaire estivale dans des nappes phréatiques profondes pour la récupérer en hiver, et inversement.

Le campus d’Engie à La Défense en est un exemple concret. Avec des rendements de 60% à 80%, cette technologie permet de lisser la demande énergétique annuelle et d’effacer les pointes de consommation sur le réseau électrique. En Île-de-France, la gestion centralisée de plusieurs réseaux de géothermie permet déjà d’effacer temporairement plusieurs gigawatts lors des pics de demande hivernaux.

En conclusion, le stockage thermique sous ses diverses formes (sels fondus, air comprimé, géothermie) constitue un pilier essentiel et complémentaire aux batteries pour bâtir un système énergétique résilient et 100% renouvelable. Ces technologies, matures ou en plein développement, répondent à des besoins variés, de la flexibilité quotidienne au stockage intersaisonnier, tout en décarbonant les usages thermiques de l’industrie et du bâtiment.