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19/03/2018

Le stockage au service d’une chaîne de valeur électrique en mutation

La Loi de transition énergétique pour la croissance verte de 2015 prévoit de ramener de 75% à 50% la part du nucléaire dans la production d'électricité française à horizon 2030. Le déploiement des énergies renouvelables est donc amené à compenser la baisse de production issue des centrales nucléaires françaises. Dans ce contexte, le stockage d’électricité est appelé à jouer un rôle majeur permettant de compenser l’intermittence des énergies solaires et éoliennes notamment, et ainsi de garantir au mieux l’équilibre entre l’offre et la demande. Le stockage est également l’un des éléments clés d’un mix énergétique décarboné, en tant que substitut aux moyens de productions fossiles de semi-base et de pointe à forte émission de CO2.

Bien que le développement de la filière semble inévitable, l’essor des solutions de stockage reste encore limité, notamment en France, se heurtant pour l’instant à un problème de coût. L’enjeu pour la filière est donc de mettre en valeur son potentiel économique dans le but d’attirer les investisseurs pouvant soutenir son développement. 

Le stockage d’électricité : une filière en développement

Les solutions de stockage peuvent être regroupées en cinq familles : mécanique, électrochimique, chimique, électrique et thermique. Les différentes technologies de stockage se distinguent par leur puissance, capacité de stockage en énergie, rendement et coût. Le degré de maturité de ces technologies est très variable, la majeure partie de la puissance de stockage installée dans le monde prenant aujourd’hui la forme de Stations de Transfert d’Energie par Pompage (STEP) avec plus de 98% de la capacité installée dans le monde[i].

Parmi les technologies émergentes à grande échelle, les solutions de stockage par batteries ont réalisé d’importants progrès technologiques et présentent donc, parallèlement à une amélioration des performances, le plus fort potentiel de diminution des coûts, en partie grâce aux économies d’échelle.

Ces perspectives prometteuses confèrent au stockage d’électricité un potentiel de filière d’avenir incontournable, et le placent au centre des attentes. Tous les principaux démonstrateurs SmartGrid à l’échelle française comme européenne lui ont ainsi dédié une partie de leur projet : Venteea (projet éolien dans l’Aube)[ii], Ingrid (H2, Italie)[iii] ou encore Nice Smart Valley (Côte d’Azur), dernier démonstrateur français en date et faisant partie du projet européen Interflex[iv].

Ces démonstrateurs permettent de tester les moyens de stockage actuels, d’imaginer leurs usages futurs, leur intégration au réseau électrique et d’estimer leur pertinence économique.

 

Valeur économique intrinsèque du stockage d’électricité : modèles de valorisation

Comme souligné par l’ADEME[v], le stockage peut rendre une multitude de services à l’ensemble des acteurs de la chaîne de l’électricité, du producteur au consommateur. Une économie propre à l’activité de stockage d’électricité pourrait alors se développer, fondée sur ces différents services qui représentent sa valeur économique intrinsèque. Une même technologie de stockage peut offrir différents services, pour une valeur économique différente selon le contexte. Devant la multiplicité des technologies, les acteurs du milieu doivent raisonner par services pour optimiser leur installation.

Pour les producteurs, le stockage peut rendre un service de lissage et façonnage de la production, notamment dans le cadre d’une production intermittente d’EnR. Le système de stockage d’électricité couplé au moyen de production permet de délivrer une puissance plus lisse, de ne plus être dépendants des aléas météorologiques et d’injecter sur le réseau une courbe plus standardisée et donc plus adaptée aux échanges sur les marchés. Un producteur d’EnR en Zone Non Interconnectée (ZNI) est fortement incité par la réglementation en vigueur et des appels d’offres spécifiques à coupler un système de stockage à son installation et ainsi répondre à certaines exigences de lissage de la puissance injectée.

Pour le gestionnaire du réseau de transport, le stockage apporte une flexibilité permettant de résorber les congestions intermittentes sur le réseau qui sont à l’origine d’une exploitation non optimale du système électrique. Cela consiste à stocker en un point du réseau un trop plein de production ne pouvant être transporté, et à injecter depuis une zone de stockage en un autre point du réseau une quantité équivalente à la quantité stockée. Le stockage apporte donc un service de diminution ou report d’investissement de renforcement du réseau. En France, RTE a lancé le projet Ringo, utilisant le stockage par batteries électrochimiques pour développer le concept de lignes virtuelles et renforcer ainsi la flexibilité du réseau[vi]. A titre d’exemple, si 120 Mégawatts (MW) sont injectés par un site de production à Lille, sur une ligne haute tension dont la capacité maximale est de 100 MW, la ligne est congestionnée. Le projet Ringo permet alors de stocker les 20 MW supplémentaires. D’un point de vue réglementaire, RTE doit réinjecter la même quantité d’électricité que celle prélevée. 20 MW sont donc simultanément injectés depuis un autre site de stockage, 15 à Marseille et 5 à Bordeaux par exemple, créant ainsi une ligne virtuelle entre Lille, Bordeaux et Marseille.

Pour la distribution, le stockage s’avère particulièrement utile dans un rôle de soutien au réseau, notamment en cas de régime dégradé. Ce genre de services, comme le lissage de la pointe, serait ponctuel, en complément d’autres services plus réguliers, et nécessiterait une puissance installée d’une centaine de kW en Basse Tension (BT) à quelques MW en Haute Tension (HTA). La piste de valorisation principale de l’installation sera donc un report d’investissement pour le distributeur.

Pour le consommateur, le stockage peut permettre un lissage de la pointe de consommation, voire un report de consommation. Le cas du lissage s’adresse majoritairement aux entreprises ou aux industriels, grands consommateurs, qui peuvent ainsi réduire leur puissance souscrite et leur facture finale. Le report de consommation concerne principalement les particuliers, qui par un arbitrage adaptent leur consommation au prix d’achat de leur électricité. Le stockage peut ainsi fournir un service d’effacement ponctuel valorisable par le consommateur. Le stockage ouvre également la porte à une autoconsommation plus répandue[vii].

L’investissement dans un moyen de stockage à un emplacement géographique spécifique est d’autant plus intéressant si le nombre de services qu’il peut y rendre est important. Il peut en effet dégager davantage de valeur s’il peut simultanément servir plusieurs marchés et plusieurs acteurs. Le stockage est notamment doté d’une forte valeur intrinsèque dans les systèmes énergétiques isolés, comme les zones insulaires.

 

Le stockage, par la multiplicité des services qu’il peut rendre à l’ensemble des acteurs de la chaîne de l’électricité, se présente comme un candidat crédible au rôle de pilier de la transition énergétique. Ces services représentent de réelles opportunités de développement économique. On peut imaginer voir à long terme l’émergence de nouveaux acteurs spécifiques du système énergétique, dédiés à l’exploitation de ces opportunités. Les services apportés par le stockage sont néanmoins en concurrence avec d’autres formes de flexibilité, de consommation ou de production, comme l’effacement ou le report de consommation. Ces acteurs devront donc parvenir à mettre en place de nouveaux modèles d’affaires rentables.

Malgré tout, le développement de la filière de stockage d’électricité est encore dépendant de la baisse des coûts des installations et de l’amélioration de leur rendement. Des facteurs externes comme l’absence de cadre réglementaire précis et le prix de l’électricité relativement bas pèsent sur l’investissement dans une solution de stockage peu attractif pour le moment. A titre d’exemple, en janvier 2017, l’ADEME estimait le coût de production de l’éolien terrestre entre 0,054€/kWh et 0,108€/kWh et celui du photovoltaïque au sol entre 0,064€/kWh et 0,167€/kWh. En comparaison, le coût d’une batterie lithium-ion est de 245€/KWh en 2016[viii] et le tarif réglementé de base pour un particulier à 6 kVA de 0,1466€/kWh.

 

Sia Partners

 


[i] Rapport général de l’EASAC en mai 2017

[ii] Le stockage dans Venteaa, www.venteea.fr   

[iv] Le stockage dans Nice Smart Valley : http://nice-smartvalley.com/fr

[v] Etude de l’ADEME, l’ATEE et DGCIS sur le potentiel de la filière stockage

[vi] Dossier de présentation des lignes virtuelles RTE : http://www.rte-france.com

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