Comment fonctionne le stockage de l'énergie éolienne ?

Comme les autres sources d’énergies renouvelables qui permettent de produire de l’électricité verte, l’énergie éolienne est difficile à stocker. Si l’on ajoute à cela une production électrique discontinue, la question du stockage de l’énergie éolienne prend encore …

Comme les autres sources d’énergies renouvelables qui permettent de produire de l’électricité verte, l’énergie éolienne est …

Comme les autres sources d’énergies renouvelables qui permettent de produire de l’électricité verte, l’énergie éolienne est difficile à stocker. Si l’on ajoute à cela une production électrique discontinue, la question du stockage de l’énergie éolienne prend encore plus d’importance. Parvenir à stocker de l’énergie produite de manière épisodique, c’est pouvoir se donner la possibilité de l’utiliser n’importe quand pour répondre aux besoins du réseau. Cette problématique n’a rien de simple et de nombreuses techniques existent qui ont chacune leurs coûts, leurs avantages et leurs inconvénients.

Stockage énergie éolienne

⚡ Comment est stockée l’énergie éolienne en France ?

En France, la production d’énergie éolienne est bien intégrée au réseau électrique. Afin de remédier aux difficultés posées par la question du stockage, l’électricité n’est pas stockée mais directement injectée dans le réseau de distribution électrique. Les prédictions météorologiques permettent d’ajuster la puissance des centrales thermiques au profit des sources de production renouvelables en fonction de la météo. L’énergie éolienne est donc utilisée en temps réel dans les foyers. Si une éolienne tourne à côté de chez vous, c’est peut-être elle qui en train d’alimenter la lampe de votre salon.

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🍃 Pourquoi il est difficile de stocker l'énergie éolienne ?

Dépendante des conditions météo, l’énergie éolienne est disponible de manière intermittente. Si cette énergie est inépuisable, il reste difficile de la contrôler. Au contraire des énergies thermiques, dont la production électrique est facilement adaptable par l’homme, l’énergie éolienne dépend de la présence du vent. Ce dernier varie en fonction de nombreux critères naturels qu’il est impossible de maîtriser tels que les saisons, la température de l’air ou même l’heure de la journée. Il faudrait donc stocker l’électricité produite pendant les heures de fonctionnement des éoliennes pour ensuite la réinjecter dans le réseau. L’électricité se stocke très mal et les techniques de stockage de l’énergie éolienne sont à l’heure actuelle trop limitées pour être utilisées à l’échelle d’un parc éolien.

Comment fonctionne une éolienne ?

L’énergie éolienne est produite grâce à la force du vent. En tournant, les pales actionnent un rotor relié à un multiplicateur qui accélère le mouvement. Le tout génère de l’électricité par l’intermédiaire d’un générateur. L'électricité passe ensuite par un transformateur qui augmente la tension du courant électrique afin qu’il puisse être envoyé directement dans le réseau de distribution.

 

🔌 Les solutions de stockage de l'énergie éolienne

L’énergie électrique est difficile à stocker, d’autant plus lorsque sa production est irrégulière et que l’homme ne peut pas la maîtriser. Pourtant, le stockage de l’énergie éolienne est un domaine où la recherche évolue très rapidement. Retour sur trois solutions plus ou moins viables pour stocker l’électricité verte produite grâce au vent.

Le stockage par batteries : une solution limitée

Le stockage de l’énergie dans des batteries 🔋 est une solution démocratisée utilisée à de nombreuses échelles (téléphone portable, voitures électriques, installations photovoltaïques). C’est la technologie lithium-ion qui est actuellement la plus utilisée car elle est plutôt légère et offre de bons rendements. L’énergie peut aussi être facilement restituée dans le réseau électrique. Néanmoins cette solution comporte plusieurs inconvénients :

  • le stockage nécessite beaucoup d’espace ;

  • les batteries sont difficilements transportables ;

  • la durée de vie des batteries est limitée ;

  • le recyclage des batteries est polluant ;

  • cette solution est coûteuse.

Côté innovation, les supercondensateurs (sorte de super batterie) offrent plus de rapidité au niveau du stockage et de la restitution de l’énergie. Plus efficaces et plus durables dans le temps, ils ont été l’objet de plusieurs tests en conditions réelles. C’est notamment le cas à Changzhou en Chine.

Bon à savoir :

Le stockage de l’énergie éolienne dans des batteries a peu de sens à l’échelle d’un grand réseau électrique. Coûteuse et peu efficace, cette solution est plus intéressante pour les petites installations, chez un particulier avec une éolienne domestique ou sur un bâtiment public par exemple.

Stockage hydrogène : un moyen expérimental

Une autre solution permettant de stocker l’énergie éolienne consiste à transformer l'électricité produite en hydrogène afin de la rendre plus facilement maniable. L’hydrogène est en effet un gaz qui peut être facilement stocké et transporté. L’intérêt est de conserver le surplus d’énergie pour l’utiliser dans les périodes de production creuses (absence de vent ou de soleil pour les énergies renouvelables).

Au niveau fonctionnement, le surplus d’énergie qui ne peut être injecté dans le réseau est transformée en hydrogène par électrolyse de l'eau :

  • l’électricité est envoyée dans un grand réservoir d’eau par le biais de deux électrodes (positives et négatives) séparées par une membrane ;

  • au contact du courant électrique les molécules d’eau (H2O) se séparent en oxygène (O2) et en hydrogène (H2) ;

  • les bulles d’oxygène sont relâchées dans l'atmosphère et celles d’hydrogène sont enfermées dans un réservoir ;

  • ainsi stocké, l’hydrogène peut être utilisé pour de nombreux usages (injection dans le réseau de gaz naturel, alimentation des véhicules à hydrogène ou reconversion en électricité à l’aide d’une pile à combustible).

Cette méthode a cependant deux inconvénients. Premièrement, la conversion de l’énergie électrique en énergie chimique puis sa reconversion en énergie électrique entraîne des pertes d’énergie importantes. Ensuite, cette solution s’avère plutôt coûteuse, tant au niveau de la sécurisation des installations (l’hydrogène est un gaz inflammable et explosif) que du coût des matériels utilisés pour convertir l’hydrogène en électricité.

Le stockage mécanique de l’énergie éolienne (STEP)

Les stations de transfert d’énergie par pompage (STEP) constituent un moyen intéressant de stocker l’énergie éolienne. L’idée est d'utiliser l’énergie qui est produite en plus par les éoliennes pour remonter l’eau située en aval d’un barrage vers l’amont. L’énergie hydraulique 🌊 est une énergie renouvelable qui au contraire de l’éolien ou du solaire peut être maîtrisée. Lorsque les besoins électriques sont importants, l’eau pompée par l’énergie éolienne est relâchée pour actionner des turbines reliées à un générateur qui produit de l’électricité.

Si l’utilisation de ce processus peut paraître idéale, il y a en réalité quelques limites. Les éoliennes doivent être implantées à proximité des barrages, ce qui n’est pas toujours évident. Ces derniers sont en effet souvent situés sur des terrains escarpés alors que les éoliennes sont placées dans des plaines balayées par les vents. Enfin, il est important de noter qu’au niveau des rendements le fait de devoir pomper l’eau entraîne des pertes d’énergie importantes.

En résumé :

L’énergie éolienne produite dans les parcs éoliens n’est pas stockée à cause des coûts de stockage induits par les limitations techniques. Le caractère intermittent des énergies renouvelables limite la production d’électricité en continue pourtant nécessaire au fonctionnement du réseau. Pour répondre à cette problématique, l’électricité produite à partir des éoliennes est directement injectée dans le réseau électrique. Les énergies thermiques, plus facilement maîtrisables font office de variable d’ajustement.

💡 FAQ : vos questions sur le stockage de l’énergie éolienne

Comment stocker l'énergie éolienne ?

L'énergie produite par les éoliennes peut être stockée de différentes manières :

  • stockage dans des batteries ;

  • stockage sous forme d'hydrogène par électrolyse de l'eau ;

  • stockage grâce aux barrage hydroélectrique Station de transfert d'énergie par pompage (STEP)

Comment est stockée l'énergie éolienne en France ?

En France l'énergie produite par les éolienne est rarement stockée pour des raisons techniques. L'électricité est la plupart du temps injectée directement dans le réseau de distribution électrique.