Les solutions de stockage d’énergie de longue durée (LDES) se développent de plus en plus notamment pour accélérer la décarbonation du mix énergétique. Face à cette tendance émergente, EDF Pulse Ventures, le corporate venture capital du groupe EDF, a réalisé un deep dive avec les cabinets spécialisés Enea et Compass pour évaluer la demande en fonction des géographies et identifier les technologies permettant de répondre à ces besoins tout en dressant un état des lieux des start-up pertinentes dans ce domaine.
Pour atteindre au plus vite la neutralité carbone, il est impératif d’accroitre la part des énergies décarbonées dans le mix énergétique mondial. Le groupe EDF se positionne ainsi comme un acteur clé de la transition énergétique en étant le premier producteur d’énergie bas carbone grâce au renouvelable et au nucléaire.
Néanmoins, les deux principaux types d’énergies renouvelables développées massivement actuellement (à savoir l’éolien et le solaire) sont des énergies intermittentes, autrement dit : le vent ne souffle pas non-stop, et le soleil ne brille pas à chaque heure de la journée. A mesure que celles-ci prennent une place importante dans la production d’électricité, il faut trouver de nouveaux moyens pour assurer à chaque instant le bon fonctionnement du système électrique. Face à ce défi s’ajoutent également ceux de répondre à l’augmentation croissante de la demande en électricité, à la décarbonation des process industriels, aux enjeux liés à l’autoconsommation et enfin à l’augmentation de la fréquence des événements climatiques extrêmes. Le stockage d’énergie de longue durée est une solution pour répondre à l’ensemble de ces problématiques.
Le stockage longue durée d’énergie : différents usages possibles
EDF Pulse Ventures a identifié plusieurs cas d’usage du stockage d’énergie de longue durée. Les quatre suivants sont parmi ceux qui se développent le plus rapidement :
-
Permettre d’augmenter la part des énergies renouvelables dans le mix électrique et rendre le système électrique plus résilient, notamment face aux événements climatiques extrêmes.
-
Accompagner les clients commerciaux et industriels dans leur démarche de décarbonation en leur permettant de décarboner certains de leurs usages et process en bénéficiant d’une énergie renouvelable et moins coûteuse.
-
Créer un habitat plus autonome en énergie, en facilitant le développement de l’autoconsommation pour les foyers, y compris lors des pics de consommations.
-
Développer les micro-grids et l’off-grid en rendant possible la création de petits réseaux électriques décarbonés et fiables dans des zones isolées.
EDF Pulse Ventures analyse plus en détail 6 technologies dédiées au stockage longue durée d’énergie
Pour EDF Pulse Ventures, les « technologies de stockage longue durée » désignent celles capables de stocker de l’énergie pendant plus de 6 heures. Elles permettent de garantir une flexibilité au moins sur la journée, voire sur la semaine (jusqu’à 100 heures de durée de stockage) ou la saison (plus de 100 heures de stockage). Leur pertinence varie en fonction des besoins, des usages et des contraintes économiques.
La technologie la plus mature est celle des « stations de transfert d’énergie par pompage » (STEP), une technologie qu’EDF maîtrise depuis de nombreuses
Dans son deep dive, EDF Pulse Ventures a étudié plus en détail 6 autres technologies, sur lesquelles de nombreuses innovations émergent :
-
Evolution des batteries de type lithium-ion
Il s’agit d’une technologie assez mature avec peu de contraintes de mise en œuvre mais pertinente pour une durée de stockage assez courte, entre 1 heure et jusqu’à 6-8 heures, et une taille compacte qui ne requiert pas d’environnement d’installation particulier. Une batterie de type lithium-ion est basée sur l’échange réversible de l’ion lithium entre 2 électrodes. La baisse des coûts des batteries neuves et l’emploi de batteries de seconde vie pourraient constituer 2 pistes pour permettre à cette technologie d’être compétitive sur des durées plus longues.
-
Batterie Redox Flow
Ce type de batterie est constitué de deux réservoirs dans lesquels deux composés chimiques sont dissous, puis pompés dans une cellule électrochimique qui produit un courant électrique. Elle permet de stocker l’énergie entre 8 et 24 heures.
-
Thermique
L’électricité est convertie et stockée en chaleur dans un support avec ou sans changement de phase. Cette chaleur est ensuite soit consommée directement, soit utilisée pour produire de l’électricité via une turbine. Cela peut permettre de stocker l’énergie entre 8 à 24 heures.
-
Gravitationnel solide
Le stockage d’énergie gravitationnel consiste à utiliser l’énergie potentielle d’une masse. Contrairement aux STEP, cette technologie s’appuie sur des masses solides (eg. piston ou bloc de béton). Lors de la décharge, l’énergie potentielle de l’objet en phase de descente est transformée en électricité par un générateur. Ce type de technologie permet de stocker l’énergie entre 8 à 24 heures.
-
Air comprimé
L’énergie est utilisée pour comprimer de l’air lors de la charge, cet air est ensuite détendu dans une turbine afin de produire de l’électricité. Elle permettrait de stocker l’énergie entre 6 et 100 heures dans une cavité souterraine, selon la technologie utilisée et la taille de la cavité.
-
Hydrogène
Il est possible de stocker l’énergie sous forme d’hydrogène qu’il soit liquide ou gazeux. Il s’agit à ce jour de la solution offrant la plus longue durée de stockage à l’exception des technologies exclues du périmètre de l’étude(1).
D’autres technologies existent aussi comme le stockage utilisant du CO₂ liquéfié, les solutions métal-air ou encore les nouvelles chimies.
46 start-up identifiées dans le domaine du stockage longue durée d’énergie
Lors de son deep dive, EDF Pulse Ventures a identifié plusieurs centaines de sociétés développant ces différentes technologies. Parmi elles, 46 start-up illustrent la dynamique de l’écosystème sur les 6 voies technologiques analysées.
Vous travaillez dans le domaine du stockage longue durée d’énergie ?
(1) Le périmètre de l'étude concerne les nouvelles technologies innovantes complémentaires à celles déjà développées par le groupe EDF.