RTE alerte sur l’augmentation des besoins de stockage de l’électricité indispensables avec la montée en puissance des énergies renouvelables

 Extraits :

Gabriel Bareux, Directeur de la R&D chez RTE , Claire Lajoie-Mazenc, conseillère scientifique chez RTE. 

 « Jusqu’en 2030/2035, nous pouvons couvrir les besoins en flexibilité du système électrique français grâce aux moyens existants :  les STEP, le pilotage d’une partie de la charge comme nous le faisons avec les chauffe-eaux ou encore les interconnexions avec nos voisins pour nous aider à lisser les besoins. Mais, au-delà de cet horizon, lorsque nos besoins seront passés à l’échelle supérieure, il nous faudra aller au-delà. »   

 « Dans les 6 scénarios élaborés par RTE dans « Futurs énergétiques 2050 », la capacité installée cumulée d’énergie solaire et éolienne est anticipée entre 180 et 345 GW, contre 32 GW en 2021. Nous aurons alors un besoin accru de flexibilité pour faire face au caractère variable de la production d’énergies renouvelables. Et ce, quelle que soit la part du nucléaire qui sera retenue dans le futur mix énergétique en France.

 Or, selon les modes de production d’énergies renouvelables, les besoins de flexibilités sont différents. Ainsi, le photovoltaïque voit sa production fluctuer dans la journée, mais également d’une saison à l’autre. De son côté, la variabilité de l’éolien a un profil hebdomadaire et saisonnier. Il faut donc, en face, prévoir des moyens de flexibilité pour la journée, la semaine et toute une saison. C’est là que le bât blesse. Car aujourd’hui, si nous disposons de batteries électro-chimiques, Lithium-Ion principalement, leur usage est limité à quelques heures.

Stockage horaire : les batteries

« Pour une durée d’utilisation de plus de 4 à 6 heures, le coût est prohibitif… Pour les flexibilités journalières, la technologie électro-chimique, comme le Lithium-Ion, tient la corde grâce à sa grande polyvalence. La production à grande échelle devrait pouvoir en faire baisser le coût... si la tension sur les ressources – dont le lithium et le cuivre – est maîtrisée. »

« De nombreuses études et mesures sont aujourd’hui prises pour assurer la sécurité de fonctionnement de ces batteries, qui présentent en effet à date un fort risque d’emballement thermique et d’inflammabilité. La génération technologique suivante sera un gros progrès. Leur mise au point est plus complexe que prévu. L’horizon de leur disponibilité à échelle industrielle ne cesse de reculer. Aujourd’hui, on mise sur une dizaine d’années.

Stockage hebdomadaire : les steps

Donc des steps hydrauliques classiques et des trucs plus bizarres et assez peu crédibles ou inquiétants : des poids qui montent et qui descendent le long d’une grue, des ballons qui remontent dans la mer, l’inondation d’un fjord en Norvège combinée à un STEP…

Stockage annuel ou saisonnier : molécules de gaz décarbonées

Les stockages à base de molécules de gaz décarbonées comme l’hydrogène ou l’ammoniac « fournissent une alternative intéressante pour le stockage saisonnier», Ainsi,, L’électrolyse permet de produire de l’hydrogène qu’il faut alors stocker. Puis, lorsque la demande augmente, l’hydrogène peut être réutilisé, par exemple dans une pile à combustible, pour fabriquer de l’électricité.. Il faudrait toutefois régler les freins actuels, qui ne sont pas minces : des coûts de production élevés, un transport très délicat, un stockage à grande échelle sous forme de gaz comprimé qui nécessite des enceintes de confinement.

NB : et surtout…un rendement global de 25% pour power to H2 to power !

Conclusion (merci à Thierry Caillon ) :

En résumé, compte tenu de l’augmentation prévue des ENR dans les années à venir, RTE indique :

1) qu'il faudra disposer de nouveaux moyens de stockage à grande échelle dès 2030 (cad dans 7 ans),

2) que ces moyens de stockage ne sont à ce jour pas encore matures technologiquement, et qu’il faudra compter à minima 10 ans pour qu’ils soient disponibles

3) que ces moyens de stockage ont actuellement un cout prohibitif, et que cela n’est pas prêt de s’améliorer, vu que l’augmentation des besoins et des couts pour l’approvisionnement des ressources lithium cuivre et autres métaux  fait consensus chez les industriels du secteur.

Et donc qu’il vaudrait mieux limiter au minimum la part des ENR dans le futur système électrique

https://www.linkedin.com/posts/thierry-caillon_si-on-pouvait-stocker-l%C3%A9lectricit%C3%A9-%C3%A0-grande-activity-7077184422038380544-pzKV/?utm_source=share&utm_medium=member_android

https://www.rte-france.com/stocker-electricite-grande-echelle

https://www.sfen.org/rgn/dark-doldrums-talon-achille-energiewende/#:~:text=%C2%AB%20Dark%2Ddoldrums%20%C2%BB%2C%20traduction,d'automne%20ou%20en%20hiver.

Dunkelflaute et besoins de stockage : des chiffres revus à la hausse

La production éolienne ne garantit pas un approvisionnement sûr

L’association internationale des producteurs d’électricité VGB PowerTech a publié en juin 2017 une étude sur la performance des éoliennes en Allemagne.  En dépit d’un doublement de la capacité installée depuis 2010 à actuellement 50 GW, la capacité garantie n’a guère évolué et elle est, avec 150 MW, toujours inférieure à 1 % de capacité installée.

Le résultat des études sur la fréquence des épisodes de production d’éolien et de solaire quasi nulle montre entre 2010 et 2016 environ 160 épisodes de 5 jours ( soit 26 par ans) avec une production éolienne inférieure à 5 GW (10% de la capacité installée) et que chaque année se produit un épisode de 10 à 14 jours de vents faibles. Cela montre bien que même un développement massif de l’éolien, tel que prévu par le gouvernement allemand, ne résoudra pas le problème. La production sera toujours quasiment nulle les nuits sans vent.

Le lissage de la production éolienne sur le plan européen demeure également limité dans des conditions d’anticyclone majeur. Selon VGB Power Tech, la production éolienne dans 18 pays européens peut temporairement baisser à ~ 4% (6,5 GW) de la puissance installée (150 GW en 2016).

VGB-Studie: Windenergie in Deutschland und Europa, 27.6.2017, https://www.vgb.org/studie_windenergie_deutschland_europa_teil1.html

https://twitter.com/OliverRuhnau/status/1504078458804129793

Dans le contexte de systèmes électriques 100% renouvelables, les  périodes prolongées avec un approvisionnement constamment rare en ressources éoliennes et solaires (Dunkelfalute) ont reçu une attention académique et politique croissante... Cet article explore comment ces périodes de pénurie sont liées aux besoins de stockage d'énergie.

Sur une étude  utilisant 35 ans de données de séries chronologiques horaires, notre analyse appuie les conclusions antérieures selon lesquelles les périodes où l'approvisionnement est constamment rare ne durent pas plus de deux semaines, nous constatons que le déficit énergétique maximal se produit sur une période beaucoup plus longue de neuf semaines. En effet, plusieurs périodes rares peuvent se suivre de près  et  il existe donc des périodes plus longues qui contiennent une accumulation de périodes fortement déficientes en vent .  Lorsque l'on tient compte des pertes de stockage et de limitation de recharge , la période de définition des exigences de stockage s'étend jusqu'à 12 semaines.

https://twitter.com/QvistStaffan/status/1427625795355349004

Storage requirements in a 100% renewable electricity system: extreme events and inter-annual variability, Oliver Ruhnau and Staffan Qvist 2022 Environ. Res. Lett. 17 044018, (2022)

Donc même conclusion : il vaudrait mieux limiter au minimum la part des ENR dans le futur système électrique .

Et de toutes façon, il est urgent de rétablir nos capacités pilotables dont nous nous sommes débarrassés un peu trop vite par excès de zèle  en lançant un programme de constructions de centrales à gaz.