Imaginez des panneaux solaires qui non seulement génèrent de l'électricité pendant les heures de clarté, mais peuvent également stocker l'excédent d'énergie pour une utilisation nocturne ou par temps nuageux. Cette capacité de transformation devient une réalité grâce aux technologies avancées de stockage de l'énergie, qui servent de réservoirs massifs convertissant l'énergie renouvelable intermittente en une énergie stable et fiable.

Les systèmes de stockage de l'énergie capturent et conservent l'énergie sous diverses formes pour une utilisation ultérieure. Les technologies actuelles se répartissent en quatre grandes catégories :

• Stockage électrochimique : Systèmes de batteries, notamment lithium-ion, batteries à flux, plomb-acide et technologies émergentes au sodium-ion.
• Stockage thermique : Systèmes utilisant la capacité thermique ou des matériaux à changement de phase, tels que les sels fondus, le stockage de glace et les réservoirs d'eau chaude.
• Stockage mécanique : Solutions comprenant l'hydroélectricité pompée, l'air comprimé et les systèmes à volant d'inertie.
• Technologies émergentes : Systèmes expérimentaux comme le stockage magnétique supraconducteur et le stockage à base d'hydrogène.

Le stockage par batterie domine les applications actuelles, en particulier dans les installations résidentielles, commerciales et à l'échelle du réseau. Différentes chimies de batteries servent à des fins distinctes :

Batteries lithium-ion : Ces systèmes à haute densité énergétique alimentent désormais tout, des smartphones aux véhicules électriques et aux projets de stockage à l'échelle des services publics. Une unité résidentielle de la taille d'un réfrigérateur peut alimenter une maison pendant des jours, tandis que les installations à l'échelle du réseau nécessitent une utilisation minimale des terres — un système de 100 MWh occupe moins d'un demi-acre.

Batteries à flux : Dotés d'électrolytes liquides stockés dans des réservoirs séparés, ces systèmes offrent une longévité et une sécurité exceptionnelles. Leur conception unique permet une mise à l'échelle indépendante de la puissance et de la capacité énergétique, ce qui les rend idéaux pour les applications de réseau de longue durée.

Batteries au plomb-acide : Bien que rentables et matures, ces systèmes souffrent d'une densité énergétique plus faible et d'une durée de vie plus courte par rapport aux technologies plus récentes, ce qui limite leur utilisation à des applications telles que les batteries de démarrage automobiles et l'alimentation de secours.

Batteries sodium-ion : Émergeant comme une alternative potentiellement moins coûteuse aux systèmes lithium-ion, ces batteries tirent parti des ressources abondantes en sodium, mais sont actuellement à la traîne en termes de densité énergétique et de durée de vie des cycles.

Les systèmes thermiques stockent l'énergie grâce à des changements de température ou à des transitions de phase dans divers matériaux :

Stockage de sels fondus : Les centrales solaires concentrées utilisent ces systèmes à haute température pour prolonger la production d'électricité au-delà des heures de clarté, améliorant considérablement la fiabilité.

Stockage de glace : Les bâtiments commerciaux utilisent l'électricité hors pointe pour créer de la glace pour le refroidissement diurne, réduisant ainsi les charges de pointe et améliorant l'efficacité du réseau.

Stockage d'eau chaude : Les systèmes de chauffage urbain et les installations industrielles utilisent des réservoirs d'eau à grande échelle pour équilibrer l'offre et la demande thermiques.

Ces systèmes transforment l'énergie électrique en énergie cinétique ou potentielle :

Hydroélectricité pompée : La méthode de stockage à grande échelle la plus établie utilise l'excédent d'électricité pour pomper de l'eau en amont, puis la libère via des turbines en cas de besoin. Bien que très efficaces, ces systèmes nécessitent des caractéristiques géographiques spécifiques et d'importantes surfaces terrestres.

Air comprimé : Des cavernes souterraines stockent de l'air comprimé qui entraîne des turbines lors de la décharge. Ces systèmes offrent une capacité substantielle, mais sont actuellement confrontés à des défis d'efficacité.

Volants d'inertie : Les masses en rotation offrent des temps de réponse extrêmement rapides, mesurés en secondes, ce qui les rend idéaux pour la régulation de la fréquence et les applications de sauvegarde critiques. Certains systèmes récupèrent l'énergie de freinage des trains ou maintiennent l'alimentation pendant de brèves interruptions du réseau.

Les systèmes expérimentaux sont prometteurs, mais restent en développement :

Stockage magnétique supraconducteur : Ces systèmes ultra-efficaces stockent l'électricité dans des champs magnétiques, mais nécessitent un refroidissement cryogénique, ce qui les rend trop coûteux pour la plupart des applications.

Stockage d'hydrogène : L'électrolyse convertit l'excédent d'électricité en gaz hydrogène, qui peut être stocké indéfiniment et reconverti en électricité via des piles à combustible, mais avec des pertes d'énergie importantes.

Le stockage de l'énergie apporte de multiples avantages aux systèmes d'alimentation modernes :

• Permettre une plus grande pénétration des énergies renouvelables en lissant la production intermittente
• Fournir des services de réseau, notamment l'écrêtement des pointes et la régulation de la fréquence
• Réduire les coûts du système en optimisant l'utilisation des actifs de production
• Améliorer la fiabilité grâce aux capacités d'alimentation de secours

L'État de New York a fixé des objectifs de stockage ambitieux — 1 500 MW d'ici 2025 et 6 000 MW d'ici 2030 — soutenus par des programmes d'incitation conçus pour bénéficier aux communautés défavorisées. De nombreux intégrateurs de systèmes emploient désormais des approches agnostiques en matière de technologie, en utilisant des logiciels avancés pour optimiser les combinaisons de technologies de stockage pour des applications spécifiques.

Alors que les coûts continuent de baisser et que les performances s'améliorent, le stockage de l'énergie est sur le point de jouer un rôle de plus en plus vital dans la transition mondiale vers des systèmes énergétiques propres, résilients et efficaces.