fr.wedoany.com Rapport : Avec l'expansion des énergies renouvelables intermittentes, la demande de stockage d'énergie de longue durée (LDES) sur le réseau ne cesse de croître. Les différentes conditions géologiques et scénarios d'application exigent des solutions de stockage adaptées aux conditions locales, et un nombre croissant de développeurs se tournent vers l'espace souterrain.

Le stockage d'énergie souterrain peut contourner certaines limites des batteries électrochimiques traditionnelles en matière de dégradation, d'emballement thermique et de chaîne d'approvisionnement, mais le stockage d'énergie par air comprimé (CAES) et le stockage d'énergie gravitaire souterrain (UGES) présentent chacun leurs propres défis technico-économiques. Concernant les progrès de ces deux voies, Tallat Azad, PDG de Storelectric, et Mark Swinnerton, fondateur et PDG de Green Gravity, ont respectivement présenté les dernières avancées du CAES et de l'UGES, tandis qu'Edward Barbour, professeur associé en systèmes énergétiques et stockage d'énergie à l'Université de Birmingham, a analysé les perspectives plus larges.

Le principe du CAES consiste à stocker l'air et la chaleur. Barbour explique que lorsque de l'énergie est nécessaire, les deux sont combinés pour produire de l'air comprimé chaud, utilisé pour entraîner une turbine. Les pertes d'efficacité sont inévitables. L'efficacité cible de Storelectric est d'environ 62 %, mais Azad indique que l'efficacité actuelle de ses deux centrales CAES est d'environ 42 %. L'énergie utile injectée dans le réseau est inférieure à la quantité stockée dans la cavité en raison de l'efficacité de la centrale.

L'UGES repose entièrement sur l'énergie potentielle gravitaire. Barbour explique que lorsque la masse lourde est en haut, l'énergie potentielle est stockée, et qu'elle est libérée via un moteur électrique pendant la descente. Swinnerton indique que les puits de mine sont l'emplacement idéal pour l'UGES, le principe physique sous-jacent étant que l'énergie est égale à la masse multipliée par la hauteur, ce qui nécessite une grande masse associée à une hauteur importante.

Les conditions géologiques déterminent en grande partie le choix de la voie technologique. Barbour indique que dans les zones appropriées où la couche de sel se trouve à environ 500 mètres de profondeur, le CAES est économiquement viable, avec un coût potentiellement inférieur à 5 livres sterling (6,75 dollars) par kilowattheure (kWh). Azad ajoute qu'une fois les cavernes de sel construites, elles ne nécessitent qu'une maintenance tous les dix ans et peuvent fonctionner pendant des décennies, voire des siècles. Les mines de roche dure ont également été envisagées pour le CAES, mais elles présentent des risques de fuite ; le sel est essentiellement auto-étanche, ce qui constitue son avantage unique.

Les mines abandonnées offrent un dénivelé déjà existant, et Swinnerton considère qu'il s'agit de « l'un des meilleurs endroits pour trouver un dénivelé », ce qui confère aux puits de mine un avantage technico-économique dans l'UGES, leurs infrastructures pouvant également durer des décennies ou plus. Il existe actuellement près de 2 millions de mines fermées dans le monde ; la réutilisation des terrains, des actifs et de la localisation géographique de ces mines est la raison principale de leur conversion en installations de stockage d'énergie.

La capacité de stockage de l'UGES dépend de la masse et de la hauteur. Swinnerton explique que des centaines de milliers de mines abandonnées peuvent être classées comme des puits de mine de taille moyenne, offrant une capacité de stockage de 20 à 50 MWh ; les puits de mine plus grands sont également nombreux, chacun pouvant fournir de 150 MWh à 350 MWh d'énergie. Étant donné que de nombreuses mines possèdent plusieurs puits — par exemple, une mine avec dix puits — le déploiement de l'UGES peut atteindre un potentiel de stockage de l'ordre du gigawattheure (GWh).

La capacité de stockage du CAES dépend de la taille des cavernes. Storelectric a récemment acquis un site d'environ 550 acres à Teesside, une ancienne plaque tournante industrielle et chimique majeure, riche en ressources de cavernes. Azad indique que ces cavernes ont une taille moyenne d'environ 60 000 mètres cubes, ce qui correspond à environ 250 MWh d'énergie, pouvant alimenter environ 70 000 ou 80 000 foyers pendant une heure. Il précise qu'il s'agit de la densité énergétique de la caverne elle-même ; après déduction des pertes d'efficacité lors de la libération par la turbine, l'énergie réellement injectée dans le réseau sera inférieure à cette valeur.

Ces deux voies technologiques en sont encore à un stade précoce. Green Gravity a mis en service son premier site pilote en 2023, tandis que l'acquisition du site de Teesside par Storelectric marque l'aboutissement d'un processus de diligence raisonnable de trois ans. Alors que la demande de solutions de stockage d'énergie de longue durée personnalisées sur le réseau continue de croître, la dynamique d'innovation dans ce domaine se poursuit. Barbour estime que le stockage d'hydrogène dans les cavernes de sel est une technologie de pointe, et que le biométhane dans les cavernes de sel est également prometteur ; le stockage thermique est quant à lui « l'un des fruits les plus faciles à cueillir », permettant généralement de stocker la chaleur pendant de longues périodes à un coût relativement faible, ce qui en fait une option adaptée lorsque l'énergie doit ensuite être utilisée sous forme de chaleur.