Actuellement, de nombreuses entreprises s’engagent activement à réduire leur empreinte carbone et leur consommation d’énergie. Face aux objectifs mondiaux de réduction des émissions de gaz à effet de serre et de transition vers un système énergétique durable, il est crucial de comprendre les facteurs qui motivent ce changement et comment il impactera les entreprises et les consommateurs à l’avenir.
Alors que la demande de véhicules électriques et de réseaux électriques intelligents ne cesse de croître, le développement rapide des énergies renouvelables, telles que le solaire et l’éolien, met à l’épreuve les capacités des technologies de stockage de l’énergie. Il devient essentiel de concevoir des solutions innovantes permettant de stocker l’énergie de manière plus efficace, durable et économique, afin de répondre à ces besoins croissants, bien au-delà des systèmes de batteries conventionnels.
Les tendances actuelles du stockage de l’énergie
Le stockage de l’énergie a connu des avancées remarquables ces dernières années grâce à la recherche et au développement de technologies de pointe. Ces innovations transforment le secteur, que ce soit à travers des progrès dans la chimie des batteries, des systèmes de stockage par gravité ou l’utilisation de l’intelligence artificielle pour la gestion de l’énergie. Elles jouent un rôle clé dans la stabilisation des réseaux énergétiques, la réduction de la dépendance aux combustibles fossiles et permettent à l’industrie de répondre à la demande croissante d’énergie tout en minimisant son impact environnemental.
Selon Statista, le marché des systèmes de stockage d’énergie devrait connaître un taux de croissance annuel composé d’environ 9 % entre 2024 et 2031.
1. Optimisation des batteries lithium-ion
Grâce à l’augmentation de la densité énergétique, de la durée de vie et de la sécurité, les batteries lithium-ion demeurent à l’avant-garde des innovations en matière de stockage de l’énergie. Des progrès tels que l’intégration d’électrolytes à l’état solide et l’utilisation de matériaux à haute densité énergétique, comme les anodes en silicium, rendent ces batteries plus légères, plus sûres et plus durables. Ces améliorations, offrant des temps de charge plus rapides et une durée de vie prolongée, ont un impact considérable sur des secteurs clés comme l’électronique grand public et les véhicules électriques.
Selon S&P Global, le marché des batteries de traction devrait enregistrer un taux de croissance annuel composé de 22,3 % entre 2022 et 2030. Les deux autres principales applications des batteries lithium-ion sont le stockage de l’énergie et les appareils portables. Cependant, d’ici 2030, 93 % de ce marché devrait être concentré dans le secteur de l’automobile et des transports.
2. Chimie alternative des batteries
Pour surmonter les limites des batteries lithium-ion, des chimies alternatives, telles que les batteries sodium-ion et zinc-air, proposent des solutions plus abordables et écologiques. Par exemple, les batteries zinc-air offrent des options d’alimentation de secours durables et à haute capacité énergétique, tandis que les batteries sodium-ion, idéales pour le stockage stationnaire à grande échelle, sont moins dépendantes des minéraux rares, ce qui les rend plus accessibles et durables.
3. Hydrogène vert et piles à combustible
L’hydrogène vert représente une solution de stockage d’énergie propre, pouvant être convertie en électricité lorsqu’il est nécessaire. Produite par électrolyse à partir de ressources renouvelables, cette forme d’hydrogène permet aux piles à combustible de soutenir les entreprises pour lesquelles l’électrification directe est complexe. Il alimente ainsi des applications dans les secteurs industriels lourds, les transports et les systèmes d’alimentation de secours.
Découvrez la vidéo ci-dessous, réalisée par Schneider Electric, pour comprendre comment l’hydrogène contribue à la décarbonisation du système énergétique et comment ses solutions numériques optimisent la chaîne de valeur des énergies renouvelables pour la production d’hydrogène vert.
4. Stockage de l’énergie thermique
L’énergie thermique, produite par la combustion de carburants ou par le soleil, est largement utilisée pour le stockage de l’électricité et le chauffage. La chaleur peut être stockée à l’aide de matériaux tels que des composés à changement de phase ou des sels fondus, qui peuvent ensuite être utilisés immédiatement pour le chauffage ou convertis en électricité. Cette technologie offre une solution fiable et économique pour soutenir de manière continue les énergies renouvelables, la rendant particulièrement adaptée aux centrales solaires et aux processus industriels.
Un autre type d’énergie est l’énergie géothermique, qui désigne la chaleur extraite de la terre par des puits et utilisée pour le chauffage direct ou la production d’électricité. La chaleur intrinsèque de la Terre constitue la seule source d’énergie géothermique, bien que l’énergie thermique puisse provenir de différentes sources.
5. Condensateurs et supercondensateurs avancés
Les supercondensateurs sont parfaits pour l’équilibrage des réseaux et les applications de véhicules électriques nécessitant des cycles de charge et de décharge rapides. Souvent intégrés dans des systèmes hybrides avec des batteries, ils fournissent des pics de puissance instantanés, améliorant ainsi la stabilité et l’efficacité énergétique dans diverses applications.
6. Réseau intelligent et innovations en matière de gestion
En anticipant la demande et en équilibrant les charges, les réseaux intelligents intégrant l’IA et l’IoT optimisent la distribution et le stockage de l’énergie. Cette technologie améliore la résilience et l’efficacité des réseaux énergétiques, rendant la distribution d’énergie plus intelligente et plus réactive face aux demandes en temps réel.
« Les trois principaux secteurs devant être décarbonisés – les bâtiments, les transports et l’industrie – entraîneront une augmentation de la demande sur le réseau, car seule une fraction de leurs besoins en énergie peut être satisfaite par la production sur site. »
Siemens, Accelerating the electrification of everything
7. Durabilité et recyclage dans le stockage de l’énergie
La réduction de l’impact environnemental du stockage de l’énergie repose sur des avancées en matière de recyclage et de matériaux durables. La diminution des déchets et la promotion d’une économie circulaire s’appuient sur de nouvelles techniques pour récupérer les éléments précieux des batteries et sur la conception de produits facilement recyclables.
8. Systèmes de gestion de l’énergie optimisés par l’IA (EMS)
Les systèmes de gestion de l’énergie optimisés par l’IA utilisent les données en temps réel pour optimiser et réguler l’utilisation de l’énergie, améliorer la stabilité du réseau, réduire les coûts d’exploitation et assurer une gestion efficace des ressources renouvelables. Cette approche est particulièrement avantageuse pour les applications industrielles et les réseaux à grande échelle.
« L’une des applications les plus courantes de l’IA dans le secteur de l’énergie consiste à améliorer les prévisions de l’offre et de la demande. »
AIE (Agence internationale de l’énergie), Pourquoi l’IA et l’énergie sont le nouveau couple de pouvoir
9. Stockage d’énergie par gravité
Le stockage d’énergie par gravité est une solution économique et durable, idéale pour les applications à l’échelle du réseau. Il fonctionne en stockant et en libérant de l’énergie par le biais de poids lourds qui sont soulevés et abaissés. Cette technologie est particulièrement avantageuse dans les régions où les conditions pour d’autres systèmes de stockage ne sont pas réunies.
10. Seconde vie des batteries
La réutilisation des batteries de véhicules électriques usagées pour le stockage stationnaire représente une solution énergétique rentable et écologique. En prolongeant la durée de vie des batteries, en réduisant les déchets et en fournissant une alimentation de secours aux ménages et aux entreprises, les batteries de seconde vie soutiennent la transition vers les énergies renouvelables.
Conclusion
Les dernières avancées en matière de stockage de l’énergie transforment radicalement la manière dont nous produisons, stockons et utilisons l’énergie dans divers secteurs et au quotidien. Ces innovations, allant des systèmes pilotés par l’IA et des matériaux durables aux batteries de nouvelle génération et à l’hydrogène vert, sont cruciales pour construire un avenir énergétique plus propre et plus résilient. Ces systèmes de stockage joueront un rôle clé dans la réduction de l’empreinte carbone, la stabilisation des réseaux électriques et la promotion d’une économie mondiale durable, à mesure que la demande pour des sources d’énergie fiables et renouvelables continue de croître. En adoptant ces technologies, nous nous rapprochons d’un avenir où l’énergie sera à la fois abordable et durable, offrant ainsi aux générations futures les moyens de progresser.