Météosensible : c'est sous ce terme abscons qu'on masque le caractère variable de la production à partir des principales sources d'énergie électrique renouvelable telles que le solaire photovoltaïque, l'éolien et, dans une moindre mesure, l'hydro-électricité au fil de l'eau. Ces énergies, nous en avons besoin, à l'heure où elles démontrent leur compétitivité vis-à-vis des énergies fossiles. Ainsi, les meilleures centrales photovoltaïques françaises produisent à 70€/MWh, tandis que l'EPR de Flamanville dépassera 120€/MWh. Mais leur déploiement massif suppose d'en traiter l'intermittence et cela devient urgent au fur et à mesure de la hausse de leur part dans le mix énergétique. Il n'existe pas une infinité de solutions pour gérer la variabilité des renouvelables, on peut les résumer en quatre familles.

Les limites de la production classique et du développement des réseaux

La solution usuelle est de disposer de la flexibilité du parc de production classique, c'est-à-dire des centrales thermiques ou hydroélectriques. Mais cette solution n'est pas durable car carbonée ou avec un potentiel déjà largement exploité.

Les centrales classiques sont utiles pour les seules baisses de production renouvelable et pas l'excédent, qui au contraire les desservent. Ainsi, par exemple, sur les 125 GW de centrales à gaz, plus de 110 GW perdaient de l'argent en 2013 du fait du trop faible taux de fonctionnement, lié à ces excédents.

Le développement des réseaux permet d'aller chercher la flexibilité nécessaire là où elle se trouve, en supposant qu'il en existe, ce qui a longtemps été le cas sur la plaque européenne et le sera encore pour quelque temps. Mais d'une part, un jour la capacité renouvelable dépassera les flexibilités disponibles, comme c'est déjà le cas dans de nombreux réseaux insulaires. A ce moment, plus de réseau ne servira à rien. D'autre part, il n'est absolument pas démontré que le développement réseau soit la solution la plus efficace d'un point de vue économique et environnemental.

Nos voisins allemands ont énormément développé les renouvelables et espèrent construire plus de 42GW de lignes de transport vers la Norvège via le Danemark, afin de bénéficier de son potentiel de stockage hydroélectrique. Mais les écologistes sont loin d'être en accord avec ces projets pharaoniques.

Effacement et stockage : des solutions innovantes au potentiel sous-exploité

L'effacement, de production ou de consommation, a le grand avantage de représenter un gisement de solution proportionnel au problème rencontré : lors des pointes de consommation, il y a nécessairement plus de consommation à effacer et lors des pics de production, il est toujours possible d'en effacer une part. Malheureusement, dans tous les cas, il y a perte d'utilité et la valeur de cette utilité est supérieure au prix de l'électricité. L'effacement n'est donc utile que lors de situations d'urgence ou extrêmes.

Les capacités d'effacement réservées aux Etats-Unis par des opérateurs comme ISO-NE ne sont généralement activées que quelques dizaines d'heures par an au maximum , malgré la prise en compte de leur effet de baisse du prix du marché de gros et la possibilité d'une activation « zonale » qui permet de résoudre des congestions.

Notre solution préférée - le stockage - est la moins développée. Pourtant c'est la plus efficace car elle répond parfaitement au problème. Il peut s'agir soit de stockage visant à restituer de l'électricité (Power-to-Power), soit du stockage dans le cadre d'un processus, qu'il soit énergétique (Power-to-Gas, Power-to-Heat, stockage de froid) ou bien industriel (Load Shifting, par stockage physique d'une production intermédiaire). Les astuces visant à stimuler le développement du stockage, comme la tarification horosaisonnalisée qui incite à produire de l'eau chaude la nuit, ne sont pas adaptées aux enjeux de la variabilité des renouvelables et le système a désormais besoin de solutions plus souples, c'est-à-dire capables d'absorber de fortes variations de la production - ou de restituer de l'électricité du fait de fortes variations de la consommation - sur des durées beaucoup plus variées, de quelques secondes à la saison.

Vers le stockage ultra flexible et distribué

Energies renouvelables et stockage flexible sont indissociables et il est urgent, après avoir développé plusieurs dizaines de GW de solaire et d'éolien en France, de mettre en place les capacités de stockage afférentes. La tradition jacobine de notre pays nous a jusqu'à présent poussé à des solutions centralisées, tandis qu'en France comme partout en Europe, 70 à 80% de la production renouvelable est injectée sur le réseau de distribution, à l'échelon territorial. Or des unités de stockage centralisées en réponse à une variabilité de production distribuée supposent des investissements réseau très conséquents que la collectivité ne peut supporter sans chercher des alternatives.

Selon nous, la bonne place du stockage, du point de vue géographique et du réseau, tout en considérant l'équation économique et réglementaire, se situe sur le réseau HTA (20 kV en France), afin de mutualiser l'investissement à la maille locale, contrairement au stockage dédié à l'autoconsommation. Ce positionnement du stockage distribué permet d'envisager une meilleure rentabilité à partir de multiples valorisations complémentaires. Mais le flou actuel du cadre permettant de rentabiliser des unités de stockage, suppose une priorité aux initiatives locales, en attendant que la réglementation nationale ou Européenne accouche d'un cadre plus large permettant un déploiement massif et serein du stockage décentralisé et flexible, permettant enfin de viser une énergie 100% décarbonée et/ou renouvelable.

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Rendez-vous
Conférence internationale sur le stockage de l'énergie - 24 Novembre 2015, au Domaine de Vert-Mont (Rueil Malmaison).

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Bio express de l'auteur
Diplômé de l'école Polytechnique en 1994, Antoine Nogier est co-fondateur de l'Observatoire de l'Innovation dans l'Energie et président fondateur du groupe Sun'R, staff up dédiée à l'accélération de la transition énergétique.