Tout savoir sur le stockage de l’électricité

Stockage de l’électricité : comment ça fonctionne ?

L’électricité en tant que telle ne peut pas être stockée, en tout cas pas avec les technologies actuelles. En réalité, le stockage d’électricité consiste à convertir un courant électrique en une autre forme d’énergie stockable. On pourra alors mobiliser celle-ci à la demande, quelques minutes (dans le cas par exemple du volant d’inertie) ou quelques heures voire quelques jours (dans le cas de la batterie électrochimique) plus tard, pour produire à nouveau de l’électricité.

Il existe deux types de stockage d’électricité : le stockage stationnaire de l’électricité, donc fixe, et le stockage embarqué dans les véhicules électriques ou les appareils portables. Alors que les systèmes de stockage stationnaire ont en général des capacités importantes (qui peuvent se compter en centaines de MWh), on est plutôt sur des capacités de l’ordre du kWh pour le stockage embarqué.

Depuis 2025, le stockage stationnaire de l’électricité connaît un essor considérable, en particulier en complément des installations solaires individuelles. En effet, la réduction drastique des tarifs de rachat de l'électricité incite de plus en plus de propriétaires à investir dans des systèmes de stockage couplés à leurs solutions solaires. Cette évolution permet aux utilisateurs de maximiser l'utilisation de leur production d'électricité, et les rapproche ainsi de l'autonomie énergétique. En intégrant un stockage stationnaire adapté, les particuliers peuvent désormais consommer une grande partie de l'énergie générée par leurs panneaux solaires, réduisant ainsi leur dépendance aux réseaux électriques tout en optimisant la gestion de leur consommation.

Pourquoi stocker de l’énergie ?

Aujourd’hui, on stocke l’électricité pour alimenter les appareils ou véhicules électriques nomades, pour stocker l’électricité produite par les énergies vertes ou renouvelables, pour améliorer la stabilité des réseaux d’électricité ou encore pour accompagner l’autoconsommation électrique chez les particuliers ou dans les entreprises.
À plus grande échelle, le stockage stationnaire devient stratégique car il participe à assurer l’équilibre entre la production et la consommation de l’électricité. On stocke de l’énergie en période creuse ou de forte production, pour la restituer plus tard en cas de demande élevée ou de production plus faible.

C’est d’autant plus vrai que les énergies renouvelables (hors énergie hydraulique) montent en puissance. En 2019, l’éolien a représenté 6,3 % et l’énergie solaire 2,2 % de la production d’électricité en France. Ces deux sources d’électricité verte sont en forte croissance : respectivement +21 % et +8 % l’an passé. La France s’est fixé un objectif de 40 % de production d’électricité d’origine renouvelable en 2030. Problème : ces énergies sont par nature intermittentes. Eh oui, le vent ou le soleil ne se contrôlent pas ! Plus on érige d’éoliennes ou on construit de centrales solaires photovoltaïques, plus il faut donc augmenter les capacités de stockage de l'énergie.

Au même moment, les mobilités électriques explosent. En 2030, 58 % des véhicules vendus en Europe seront tout ou en partie électrifiés. Or, ces millions de motos, bus, camions et voitures électriques auront besoin de batteries toujours plus performantes.

Et pour finir, le développement de l’autoconsommation et des smart grids, ces réseaux électriques intelligents, nourrit également de forts besoins en stockage d’énergie.
Résultat, d’ici 2040, on estime que 7 % de la production électrique mondiale pourrait être stockée dans des batteries.

Quels sont les enjeux et avantages du stockage d’énergie ?

L’équation est claire ! Le stockage des énergies renouvelables, et de l’électricité en général, est une des clés de la transition énergétique.

Pour les réseaux électriques, le stockage doit permettre d’éviter de faire tourner des centrales thermiques alimentées en énergies fossiles lors des pics de consommation. Il aide également les zones non-interconnectées (ZNI), comme les îles ou les territoires isolés, à se passer de fioul ou de gaz naturel quand leurs énergies renouvelables intermittentes sont à l’arrêt.

Enfin, plus largement, le stockage d’énergie est utile pour renforcer la qualité et la stabilité du réseau électrique, notamment en évitant les congestions.

Quelles sont les différentes technologies de stockage d’électricité ?

Aux yeux du public, la batterie en est souvent le symbole. Pourtant, même si elle est en plein boom, il existe de très nombreux moyens de stocker l’énergie.

Voici les principaux :

Le stockage mécanique

Le plus important est la station de pompage, où la force de la gravitation est utilisée comme moyen de stockage de l'électricité. Savez-vous que c’est la forme de stockage la plus répandue ? Les STEP – pour stations de transfert d’énergie par pompage – représentant plus de 99 % des capacités de stockage de l’électricité dans le monde.

Mais comment ça marche ? Deux retenues d’eau sont créées, à des hauteurs différentes. Quand on dispose d’un surplus d’énergie, on en profite pour pomper de l’eau du bassin inférieur vers le bassin supérieur. Si on a besoin d’injecter de l’électricité sur le réseau, on ouvre les vannes pour créer une chute vers le bassin inférieur et faire tourner les turbines. Une sorte de centrale hydroélectrique réversible !

On retrouve ce même principe dans le stockage par air comprimé. Sauf qu’ici, c’est l’air que l’on stocke, notamment dans des cavités souterraines. Aux heures de pointe, on le libère pour faire tourner des turbines et produire de l’électricité.

Citons enfin le stockage par inertie. Cette fois, il s’agit d’activer un volant d'inertie, autrement dit une masse autour d’un axe cylindrique, jusqu’à 50 000 tours/minute et sous vide. L’énergie cinétique peut alors être conservée et restituée sous forme d’électricité via un alternateur.

Le stockage chimique (hydrogène)

Ce type de stockage de l'énergie consiste à fabriquer de l’hydrogène grâce à de l’électricité, par électrolyse. Quand on a besoin de produire de l’électricité, on utilise cet hydrogène pour alimenter une pile à combustible ou alors pour créer du méthane de synthèse, ensuite réinjecté dans le réseau de gaz naturel.

Le stockage électrochimique

C’est sans doute le système de stockage de l’électricité le plus connu. Vous en avez toujours une près de vous, souvent même dans votre poche. Elle équipe vos smartphones, ordinateurs portables, voitures ou vélos électriques. Elle, c’est la batterie électrochimique. À l’intérieur, deux électrodes entourées d’une substance conductrice : l’électrolyte. Les électrons circulent dans un sens ou dans l’autre selon que la batterie se décharge ou se charge.

La batterie électrochimique la plus produite est la batterie lithium-ion (Li-Ion), mais on trouve aussi des batteries lithium-polymère, lithium-air, sodium-soufre, plomb-acide, nickel-cadmium, et bien d’autres. Les capacités de chacune varient en fonction des matériaux utilisés.
En stockage stationnaire, elles peuvent également être utilisées chez les particuliers, dans des bâtiments ou des petites collectivités, en soutien de l’autoconsommation photovoltaïque. Elles forment ainsi un élément-clé des réseaux électriques intelligents et de la smart city en devenir.

Illustration du stockage stationnaire :

Quelles limites actuelles au stockage de l'énergie ?

Chaque forme de stockage d'électricité possède ses avantages... et ses inconvénients. Si les STEP offrent de très grandes capacités, elles nécessitent un temps de charge ou de décharge assez long. Si on recherche de la réactivité et de la souplesse, c’est raté. Et puis ce sont des infrastructures lourdes et gourmandes en espace.

De l’autre côté, les batteries électrochimiques, lithium-ion en tête, ont le vent en poupe. Bien que leurs coûts diminuent année après année, ils demeurent encore assez élevés. Enfin, leur impact environnemental n’est pas négligeable, que ce soit au travers de l’extraction des métaux (comme le lithium ou le cobalt) nécessaires à la fabrication des cellules, ou parce qu’elles sont difficiles à recycler.
Mais tout évolue si vite ! Rappelez-vous que le stockage de l’électricité est un domaine encore relativement récent.

Quelles sont les nouvelles technologies du stockage d’électricité ?

À quoi ressemblera le stockage d’énergie dans 20 ou 30 ans ? Difficile à prévoir tant la recherche et les innovations bouillonnent. Puisqu’on ne peut pas toutes les évoquer, voici un aperçu de quelques nouvelles technologies de stockage prometteuses :

La batterie à circulation, appelée encore batterie à flux ou encore batterie Redox Flow. Elle fonctionne grâce à deux électrolytes liquides – l’un positif, l’autre négatif – que l’on fait circuler à travers une membrane échangeuse d’ions, pour créer un courant électrique. Elles possèdent une durée de vie assez longue, jusqu’à 20 ans. Néanmoins, elles sont remplies de substances parfois toxiques. Mais depuis peu, des prototypes de batteries à flux à électrolytes organiques, donc biodégradables, voient le jour en France.

D’autres croient dur comme fer au pouvoir du... métal fondu ! À travers le projet Amadeus, des chercheurs européens planchent sur une technologie de stockage de l'énergie à partir d’alliages métalliques portés à plus de 1 700 °C. Ceux-ci sont fondus grâce à de l’électricité puis conservés dans un contenant isolant. Leur chaleur peut ensuite être restituée pour produire de l’électricité. Selon les ingénieurs en charge du projet, cette technique aurait une capacité de stockage 10 fois supérieure à celle d’une batterie électrochimique !

Enfin, s’il y a un concept de stockage d'électricité promis à un bel avenir, c’est bien le Vehicle To Grid (V2G). En effet, si les voitures électriques vont se multiplier dans les années à venir, pourquoi ne pas s’en servir comme d’un système de stockage décentralisé ? Et pour cause, une voiture reste inutilisée 95 % du temps et les trajets quotidiens d’un véhicule électrique consomment moins de 80 % des capacités de sa batterie. Résultat, toutes ces voitures électriques à l’arrêt (mais aux batteries plus ou moins pleines) forment un formidable gisement d’énergie disponible. Grâce aux réseaux connectés, les smart grids, et au principe de smart charging (la charge intelligente), il devient donc possible, lors des pics de consommation, de venir puiser dans ces réserves. La frontière entre stockage embarqué et stockage stationnaire n’a jamais été aussi poreuse !