Stockage de l'énergie : enjeux scientifiques et avancées de la recherche française
Le stockage, carrefour des enjeux énergétiques, climatiques et sociétaux
Nos systèmes énergétiques sont en mutation. Nées de la prise de conscience d’une nécessité de préserver notre environnement et le climat, différentes transitions énergétiques s’opèrent partout dans le monde. De nombreux engagements - nationaux, européens et intergouvernementaux - ont été pris afin d’encourager cette évolution : comme la loi pour la transition énergétique et la croissance verte, le Paquet Énergie-Climat de la Commission européenne, les Accords de Paris (COP21) et récemment le Plan Climat. De nouvelles technologies accompagnent ces changements, mais celles-ci doivent encore bénéficier de progrès, que ce soit via des améliorations de leurs performances et des coûts réduits, ou pour en diminuer encore l’impact environnemental. Ces technologies ont bénéficié de plusieurs années de recherche mais de nouvelles ruptures technologiques seront nécessaires pour atteindre la neutralité carbone visée en 20501.
En France, les organismes de recherche et les universités ont donc un rôle majeur à jouer en dotant la société civile et les acteurs économiques des outils et des technologies capables d’accompagner la mutation de nos usages énergétiques tout en assurant la préservation de notre environnement pour les générations futures.
L’apport indispensable de la recherche française
La recherche doit répondre à ces enjeux en proposant des technologies de stockage performantes et durables, tenant compte des systèmes de gestion et distribution de l’énergie associés. Les compétences, ainsi mobilisées, couvrent des secteurs et applications très diversifiées : de la microélectronique à la thermique, en passant par l’électrochimie, l’hydrogène et la thermohydraulique. Mobilisant ces savoir-faire, les chercheurs s’attèlent à :
- augmenter les performances énergétiques des systèmes de stockage (capacité de stocker plus d’énergie, plus longtemps, avec des pertes réduites etc.) ;
- minimiser l’impact environnemental des technologies mobilisées (en réduisant - voire en s’affranchissant - des éléments critiques, les quantités de matériaux requis, les volumes et surfaces mobilisés, en favorisant le recyclage etc.) ;
- optimiser le modèle économique associé à chaque technologie et, de facto, favoriser leur démocratisation et leur essor sur le marché (limiter les coûts à l’investissement, atteindre une maturité facilitant l’industrialisation des processus, présenter des coûts de fonctionnement compétitifs etc.).
L’ampleur attendue de ces transformations, qui vise à s’assurer la soutenabilité de nos systèmes aux générations futures, constitue aussi un potentiel de valorisation économique auquel la recherche française contribue via des transferts de technologies aux industriels.
L’Alliance Ancre comme coordinatrice des compétences françaises
À travers ses nombreuses contributions à l’élaboration des politiques publiques tant au niveau national qu’européen, l’Alliance nationale de coordination de la recherche pour l'énergie (Ancre) veut promouvoir une communauté des sciences pour l’énergie et faire émerger les ruptures scientifiques et technologiques requises par la transition énergétique. Si le secteur des transports reste le premier émetteur de CO2 en France, la nécessité de rupture technologique pèse particulièrement sur le stockage massif de l’énergie et le captage / stockage / recyclage du CO2 par exemple.
POUR ALLER PLUS LOIN
Qu’est-ce que le stockage d'énergie ?
Stocker l’énergie, c’est préserver ou emmagasiner une quantité d’énergie pour une utilisation ultérieure.
L’énergie peut être stockée sous la forme d’énergie mécanique (hydraulique et air comprimé), électrique (supercondensateurs et stockage électromagnétique), thermique, chimique (hydrogène) et électrochimique (batteries).
Plusieurs étapes successives de conversion de l’énergie, de sa récupération / captation à son stockage, puis à son utilisation, sont nécessaires.
Ce paramètre est essentiel à la transition énergétique, car il permet de mobiliser les leviers concernant :
- la production d’électricité, responsable de 40% des émissions de CO2 dans le monde : le stockage de l’énergie doit permettre de mieux intégrer les énergies renouvelables (ENR), souvent décentralisées et non programmables, au mix énergétique, de participer à l’équilibre de l’offre et la demande et d’apporter l’énergie nécessaire lors des pics de consommation.
- la mobilité (premier secteur émetteur de CO2 en France) : le stockage de l’énergie doit permettre de décarboner l’énergie utilisée par les transports et les systèmes électroniques embarqués - de plus en plus prégnants dans tous nos usages.
- le bâtiment (premier secteur émetteur de CO2 en Europe) : les stockages thermiques doivent permettre de décarboner la production de chaleur en hiver et de froid (climatisation) en été.
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