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Stocker l’énergie : un enjeu environnemental

Dossier - L'énergie sous toutes ses formes
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L’énergie baigne notre monde, omniprésente dans notre quotidien et dans le débat public. Sans elle, pas un mouvement, pas de vie. Quelles énergies pour demain ? Quel impact sur le climat ? Quels défis techniques, quels risques ? Voici quelques éléments de réponse.

  
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Stocker l'énergie est indispensable pour répondre aux fluctuations de la production et de la demande d'énergie. La demande d'électricité, par exemple, peut évoluer très rapidement. Si on veut que la production puisse y répondre en permanence, il faut disposer d'une grande puissance installée en matière de centrales électriques.

Stocker l'énergie. © Dreamer21, Pixabay, DP

La capacité du réseau doit permettre de faire face à n'importe quelle pointe de consommation électrique, même si elle ne se produit qu'une fois par an. Tout cela coûte cher, puisque cette surcapacité reste sous-utilisée le reste de l'année. Il serait plus économique de stocker l'électricité pour répondre à ces pointes.

Le stockage et le transport de l'énergie au cœur des enjeux actuels

Il est aussi nécessaire de pouvoir déplacer l'énergie dans l'espace. Dans notre voiture, l'énergie est stockée sous forme d'essence ou de diesel, plus une petite quantité dans la batterie. Avec le développement des énergies solaire ou éolienne, le transport de l'énergie deviendra un enjeu important.

Stocker de la chaleur dans l'eau est relativement efficace et facile pour un stockage à court terme (quelques jours). Le chauffe-eau solaire en est un bon exemple. En revanche, utiliser l'eau pour le stockage d'énergie sur le long terme (par exemple pendant six mois pour le chauffage) n'est possible qu'avec de grandes installations. De nouveaux développements comme le stockage thermochimique de chaleur peuvent permettre de réduire les volumes nécessaires, plus particulièrement pour des usages sur le long terme.

Prototype de pile à combustible pour l'automobile. © P. Stroppa, CEA

Le stockage d’électricité à grande échelle est plus efficace sous forme d'énergie mécanique, avec des réservoirs ou des lacs d'altitude par exemple.

Le stockage d'électricité à petite échelle (pour les véhicules électriques ou les ordinateurs portables par exemple) peut se faire grâce aux batteries modernes, comme les batteries métal-hydrure métallique ou les batteries au lithium. Quoique supérieures aux batteries au plomb, elles restent lourdes et encombrantes comparées aux carburants fossiles, ce qui limite leurs applications mobiles.

Les supercondensateurs permettent de stocker et d'utiliser rapidement l'énergie électrique, puisqu'ils peuvent fonctionner à haute puissance. La récupération et la réutilisation de l'énergie de freinage en sont des applications.

L'hydrogène utilisé comme vecteur d'énergie a de beaux jours devant lui, en particulier pour le transport. On peut le produire à partir d'eau et d'énergie électrique. Par la suite, cet hydrogène permet de produire directement de l'électricité grâce aux piles à combustible. La production directe d'hydrogène à partir d'énergie solaire est à l'étude.

L'hydrogène se heurte au problème du stockage pour les applications mobiles. La solution la plus simple consiste à utiliser l'hydrogène sous forme gazeuse à haute pression. Des stations-service à hydrogène sont en cours de construction le long des autoroutes dans plusieurs pays (États-Unis, Norvège, etc.). Malgré tout, pour un véhicule ordinaire, l'essence ou le diesel restent bien plus pratiques. Toutes les autres solutions sont plus lourdes, plus volumineuses et plus encombrantes.