Les systèmes de stockage de l'électricité sont actuellement des objets d'investissement très prisés. Mais pour la transition énergétique, nous avons besoin de beaucoup plus d'entre eux et, surtout, nous en avons besoin rapidement. Dans cette interview, Hans Urban, consultant et expert du secteur, nous donne un aperçu du marché allemand de l'électricité et du stockage.
Ingénieur électricien et expert en technologies de l'énergie, Hans Urban travaille dans le secteur solaire depuis plus de 20 ans. Il est consultant indépendant pour le photovoltaïque, les systèmes de stockage et l'électromobilité depuis 2016 et est membre de longue date des jurys de PV Magazine et de The smarter E, entre autres. Lorsqu'il s'agit de systèmes de stockage à grande échelle, il travaille en étroite collaboration avec ECO STOR GmbH de Kirchheim, près de Munich. Rien qu'en 2022, ECO STOR GmbH a mis en service en Allemagne cinq projets de systèmes de stockage à grande échelle desservant le réseau, d'une capacité de l'ordre de deux mégawattheures.
Combien de systèmes de stockage existe-t-il actuellement et combien sont en cours de planification ou de construction en Allemagne et en Europe ?
C'est difficile à dire. Les acheteurs potentiels ne crient pas nécessairement leur intérêt sur les toits. Ils essaient généralement de sécuriser les propriétés et les raccordements au réseau et de maintenir une position de négociation favorable. Mais si je devais deviner, je dirais qu'environ 30 à 40 projets sont actuellement en phase de planification. Et je dirais que rien qu'en Allemagne, des systèmes de stockage à grande échelle desservant le réseau d'une capacité totale d'environ 500 MWh ont été mis en service en 2022.
Quelle capacité devons-nous prévoir pour les prochaines années ?
La réponse dépend du domaine d'application dont nous parlons. Nous avons récemment mis en service quelques systèmes de stockage pour la réserve de contrôle primaire, mais il s'agit d'un marché limité. Les prix ont un peu baissé parce que la taille plutôt réduite du marché de la puissance d'équilibrage empêche toute croissance supplémentaire. Les systèmes de stockage mentionnés ont une capacité comprise entre un et dix mégawattheures. À cela s'ajoutent les "frais de réseau économisés", c'est-à-dire l'argent que les exploitants de systèmes de stockage reçoivent pour alimenter le réseau en électricité pendant les pics de charge. Ces économies constituent une autre incitation à construire des systèmes de stockage d'une capacité maximale comprise entre un et dix mégawattheures. Enfin, il y a les systèmes de stockage qui font l'objet d'appels d'offres innovants. Ces appels d'offres concernent des combinaisons de systèmes de stockage et d'installations photovoltaïques à construire à proximité d'un point de raccordement au réseau, et ils ont généralement une capacité de un à cinq mégawattheures, dix au maximum.
Les systèmes de stockage construits plus récemment fournissent souvent plusieurs dizaines de mégawatts-heure, voire plus d'une centaine. Il existe des projets de construction avec un nombre de mégawatts à trois chiffres. C'est du jamais vu. Cela montre vraiment que les systèmes de stockage en réseau passent maintenant au niveau supérieur en termes de taille - et nous en avons besoin.
Je pense qu'à partir de 2023, les projets d'une capacité d'environ 1 GWh deviendront plus fréquents. Cette industrie dynamique a commencé à développer, financer, construire et exploiter des projets à l'échelle industrielle.
Jusqu'à présent, nous n'avons fait qu'une petite entorse à la sécurité du réseau et aux tampons remplis par l'énergie provenant d'une installation photovoltaïque ou de l'énergie éolienne, plutôt que par le stockage à long terme. Ces nouveaux grands projets rendent possibles des durées de stockage de plus en plus longues.
Comment ces nouveaux systèmes de stockage sont-ils financés ?
Les "frais de réseau économisés" ont été supprimés. Mais le prix de l'électricité a augmenté et la volatilité s'est accrue, de sorte qu'il est désormais financièrement intéressant d'utiliser la commercialisation intrajournalière pour les systèmes de stockage. Les nouveaux systèmes de stockage sont financés uniquement par le marketing intrajournalier et un peu de réserve de contrôle primaire. En effet, ils sont capables de fournir de l'énergie dans des délais extrêmement courts.
L'ajout de nouveaux systèmes de stockage rendra-t-il inutile (partiellement ou totalement) une nouvelle extension du réseau ?
Certainement pas. Chaque système de stockage permet de soulager le réseau. Plus il y aura de systèmes de stockage, moins nous aurons besoin d'étendre les réseaux existants. Mais cela ne signifie pas que la construction de nouveaux systèmes de stockage élimine le besoin de nouvelles lignes électriques, par exemple pour transporter l'énergie éolienne du nord au sud de l'Allemagne. Nous aurons toujours besoin de ces lignes électriques, du moins de certaines d'entre elles.
Qui investit dans les systèmes de stockage aujourd'hui ?
La plupart de nos investisseurs sont des fonds, dont beaucoup appartiennent à des acteurs privés, et la plupart d'entre eux connaissent bien le secteur. Il s'agit souvent de personnes qui ont déjà investi dans le photovoltaïque et qui se tournent maintenant vers l'investissement de petits montants dans les systèmes de stockage.
Cependant, il existe certains malentendus. Certains pensent que les systèmes de stockage seront rentables dès qu'ils seront mis en place, pour autant que l'énergie soit achetée pour être revendue plus tard. Mais c'est une vision à court terme. Le seul moyen de faire des bénéfices à l'heure actuelle est le commerce intrajournalier à court terme. Mais l'argent investi ici provient de sources privées, il est le moteur de la transition énergétique et les temps de stockage s'allongent. Et le marché est en plein essor. La part croissante des énergies renouvelables dans le réseau électrique entraîne davantage de fluctuations, ce qui signifie que la demande de systèmes de stockage augmente.
Comment les systèmes de stockage doivent-ils être exploités pour être rentables pour le commerce intrajournalier ?
Ce n'est certainement pas un processus manuel. Il est géré par un logiciel qui doit connaître la capacité du système de stockage en question, ainsi que la quantité d'électricité disponible en combien de temps. Un autre aspect important est que les systèmes de stockage qui fonctionnent comme des réserves de contrôle primaires fonctionnent environ un cycle par jour. Les systèmes de stockage utilisés pour le commerce intrajournalier peuvent effectuer dix cycles par jour ; cela dépend de leur capacité et de leur rendement. Cependant, un trop grand nombre de cycles entraîne un vieillissement. Il ne s'agit donc pas seulement d'une question de fluctuations de prix et de nombre de cycles : Le logiciel doit prendre en compte la dégradation du système de stockage, puis calculer le prix adéquat pour un nombre de cycles donné. Sinon, l'opération n'est pas rentable. Le nombre idéal de cycles se situe actuellement autour de deux. Par rapport à une voiture électrique ou à un système de stockage résidentiel, c'est beaucoup.
De combien de systèmes de stockage aurons-nous besoin pour des énergies 100% renouvelables ?
Il existe diverses études basées sur différents scénarios de départ. J'ai un jour calculé mon propre modèle pour une présentation et je suis arrivé à la conclusion qu'il faudrait 300 à 500 fois plus de systèmes de stockage de batteries que ce dont nous disposons aujourd'hui. Au total, nous aurions besoin de 150 gigawatts pour deux heures, ce qui équivaut à une capacité d'environ 300 gigawattheures. À cela s'ajoutent des réservoirs de stockage de gaz d'une puissance similaire, mais d'une capacité beaucoup plus élevée d'environ 270 térawattheures pour le stockage à long terme.
Deux exemples peuvent illustrer la faisabilité de cette démarche : Si les 47 millions de voitures particulières allemandes étaient toutes électriques et que nous disposions d'une capacité de stockage de 6,4 kWh pour la stabilisation du réseau (ce qui représente environ 10 % des batteries utilisables), nous serions déjà arrivés à une capacité de batteries de 300 gigawattheures. Ou bien, nous y serions déjà si les 41,5 millions de foyers allemands disposaient chacun d'un système de stockage par batterie de 7,2 kWh et s'ils étaient en mesure de contribuer à la stabilité du réseau. En fait, je pense que certains petits systèmes de stockage interconnectés seront utilisés à l'avenir. Cela ne signifie pas qu'ils pourront remplacer un certain nombre de systèmes de stockage à grande échelle capables de libérer de l'énergie en quelques millisecondes, ce qui leur permet de soutenir le réseau de manière beaucoup plus dynamique que les petits systèmes de stockage distribués dans les maisons et les voitures.
Quelles sont les technologies les plus répandues dans les systèmes de stockage à grande échelle ?
En général, les batteries lithium-ion restent la technologie de choix, bien que la tendance soit au lithium-fer-phosphate. Les batteries lithium-fer-phosphate sont un peu plus lourdes que les batteries nickel-manganèse-cobalt plus habituelles, souvent utilisées aujourd'hui. En outre, il est logique d'éviter l'utilisation du cobalt et du nickel, qui se raréfient tous deux. En outre, elles sont souvent un peu moins chères et leur stabilité de cycle est supérieure. Leur courbe caractéristique plate est toutefois un inconvénient, car les cellules ayant un état de charge différent ne peuvent pas être facilement distinguées. Cela rend le fonctionnement synchrone du système de gestion de la batterie un peu plus difficile. Le prochain bond en avant dans la technologie des batteries pourrait avoir lieu lorsque le lithium sera remplacé par le sodium. Le lithium est cher et difficile à trouver. Nous voyons déjà des batteries au sodium à grande échelle par CATL. Le sodium est largement disponible, ce qui devrait contribuer à réduire le prix des batteries d'un autre grand pas.
Des délais de construction de deux ans sont jugés rapides. Compte tenu de la crise énergétique actuelle, beaucoup souhaiteraient que les systèmes de stockage par batterie soient construits plus rapidement. Quel est le problème ?
Tout pourrait être beaucoup plus rapide. L'installation d'une batterie quelque part est le moindre des problèmes. Les raisons de ce retard sont les mêmes que celles qui causent des retards dans les technologies énergétiques conventionnelles, comme les délais de livraison des transformateurs et des sous-stations, ou l'attente des permis. Tout d'abord, il faut acheter ou louer un terrain, puis attendre toutes les autorisations nécessaires. La bureaucratie est le principal obstacle à l'expansion des systèmes de stockage. Toutefois, pour les systèmes de stockage, ces obstacles ne sont pas aussi élevés que pour les lignes électriques, où des centaines de milliers de personnes sont concernées, ce qui entraîne souvent la résistance du public. Les systèmes de stockage sont généralement construits sur une parcelle disgracieuse, juste à côté d'un poste de transformation, où ils ne dérangent personne. Avec la technologie actuelle, nous pourrions construire une capacité de stockage d'environ 250 MWh sur une surface d'un hectare seulement. C'est un avantage. Si nous n'avions qu'à installer le matériel, nous pourrions être beaucoup plus rapides. Cependant, les délais de livraison des transformateurs sont actuellement supérieurs à un an.
La Commission européenne et le ministère fédéral de l'économie et de l'action climatique veulent travailler à la réduction des obstacles bureaucratiques. Par où devraient-ils commencer ?
En effet, les gestionnaires de réseau facturent des subventions pour les coûts de construction des systèmes de stockage, dont l'ampleur rend de nombreux projets peu attrayants pour les investisseurs et donc voués à l'échec. Cette subvention des coûts de construction, qui est en fait destinée aux consommateurs qui ont besoin d'un raccordement au réseau plus puissant en cas d'augmentation de la demande, n'a aucun sens pour la construction de systèmes de stockage. En effet, le mode de fonctionnement des systèmes de stockage implique qu'ils déchargent le réseau plutôt que de l'alimenter.
Un autre obstacle est la procédure actuelle d'obtention d'un permis de construire, en particulier le fait que les systèmes de stockage nécessitent un permis de construire. Les systèmes de stockage sont construits juste à côté des stations de transformation, qui sont toujours situées à l'extérieur et devraient donc être exemptées de permis de construire. Or, ce n'est pas le cas et, par conséquent, la procédure d'obtention d'un permis prend beaucoup de temps. La seule exception serait la classification en tant que projet d'infrastructure important, qui qualifierait le projet de "privilégié".
Le troisième obstacle que je voudrais mentionner est que les autorités locales n'ont pas le droit de faire payer une taxe commerciale aux opérateurs de systèmes de stockage. Les autorités locales sont impliquées dans l'octroi des permis de construire, et si elles avaient la possibilité de percevoir une taxe commerciale, cela les inciterait à accélérer le processus. Quiconque a déjà essayé de convaincre un conseil municipal de réaliser un grand projet sait que, souvent, les décisions sont influencées par des "facteurs accessoires". Ainsi, si les recettes fiscales d'un grand projet pouvaient être affectées à un nouveau jardin d'enfants, par exemple, cela contribuerait à convaincre les gens plus que les "nécessités de la transition énergétique", qui sont un concept très abstrait pour beaucoup. Même si, bien sûr, la transition énergétique est d'une importance existentielle pour l'avenir de nos enfants.