On pense notamment aux stations de transfert d’énergie par pompage (STEP) qui participent à l’équilibre entre production et consommation. On pense aussi aux batteries lithium-ion, omniprésentes dans nos appareils électroniques, et dont les progrès récents en termes d’autonomie et de capacité laissent entrevoir une utilisation à plus grande échelle. Retour sur ces solutions de stockage, sur les initiatives en cours, et sur leurs enjeux dans un contexte de transition énergétique vers une société moins dépendante des énergies fissiles et fossiles.

 Le stockage, gage de valorisation des ENR

 Les énergies renouvelables sont, pour la plupart, intermittentes. Prenez par exemple le solaire ou l’éolien : la production qui en résulte est extrêmement variable, intrinsèquement dépendante des conditions météorologiques et difficilement prévisible.

 En outre, les énergies renouvelables s’avèrent inégalement réparties sur les territoires – notamment français – avec des lieux de production généralement situés loin des zones de consommation.

Face à ces deux contraintes majeures, le stockage – c’est à dire la préservation d’une quantité d’énergie produite pour une consommation ultérieure – apparaît comme un gage de valorisation incontournable. À l’heure actuelle, plusieurs techniques sont à notre disposition. Considérons-les.

 Les STEP : une solution de stockage mature mais onéreuse

 Avec près de 140 000 MW de capacité installée, les stations de transfert d’énergie par pompage (STEP), ou pumped-storage hydro power plants (PSP), constituent aujourd’hui la technique de stockage de l’énergie la plus commune et la plus mature.

 Composée de deux retenues d’eau, situées à des altitudes différentes, ces dispositifs – qui appartiennent au stockage dit “mécanique” – fonctionnent en mode dual. Lorsque la production d’électricité est supérieure à la consommation, le surplus d’énergie disponible est utilisé pour actionner une pompe et transférer l’eau du bassin inférieur vers le bassin supérieur. Lorsque la consommation est supérieure à la production, l’eau pompée est turbinée, restituant ainsi l’énergie “potentielle” préalablement stockée.  En somme, elles constituent un report de la mise à disposition sur le réseau de la production d’énergie, des périodes creuses vers les périodes de pic. Pierre angulaire de ce dispositif : un groupe hydroélectrique réversible, fonctionnant tour à tour comme un ensemble pompe-moteur puis turbine-alternateur.

Mais, aussi efficaces soient-elles, les STEP s’avèrent être des aménagements impactants pour les territoires, qui requièrent des investissements importants, et une géographie adaptée (implantation limitée aux régions montagneuses ou semi-montagneuses). En outre, leur temps de réaction lors des pics de consommation est parfois pointé du doigt : de quelques dizaines secondes à plusieurs minutes lorsque la turbine est à l’arrêt… Des minutes précieuses pour un réseau devant garantir l’équilibre entre production et consommation d’énergie en temps réel.

Les batteries lithium-ion : une solution d’avenir

Si les STEP représentent près de 99% des capacités de stockage au niveau mondial, d’autres solutions existent, à l’image des batteries lithium-ion. Ces batteries, qui appartiennent aux solutions dites de stockage électrochimique, prédominent d’ores et déjà dans nos appareils électroniques nomades et dans nos véhicules électriques et hybrides.

Certes, on a pu, par le passé, pointer leur faible performance et courte durée, mais les progrès récents en termes de capacité et d’autonomie laissent présager une utilisation à plus grande échelle encore, avec des applications résidentielles notamment.

Symbole de cette (r)évolution en marche : la signature en janvier dernier par Schneider Electric et le Syndicat départemental d’énergies du Morbihan (SDEM) d’une convention d’expérimentation pour la conception et la réalisation d’un système de stockage et de gestion d’énergie pionnier, Building Smart Grid. Théâtre de cette expérimentation ? Le futur siège du SDEM. Labellisé “habitat passif”, ce bâtiment de 3.300 m2 sera équipé de 850 m2 de panneaux photovoltaïques, de deux éoliennes, et surtout d’un système de stockage innovant : ces fameuses batteries lithium-ion conçues par Saft. D’une autonomie de 2 heures, ce système devrait permettre de stocker l’énergie produite non consommée et d’effacer électriquement le bâtiment aux heures de pointe.

Autre piste actuellement à l’étude : l’utilisation des batteries des véhicules électriques et hybrides rechargeables comme unités de stockage d’énergie, au service du réseau. Cette énergie chargée la nuit ou pendant les creux de consommation d’électricité, pourrait être  injectée dans le réseau en période de pointe. C’est ce qu’on appelle le Vehicle to Grid (V2G).

 Des expérimentations V2G prometteuses

C’est au Japon que les initiatives V2G sont les plus nombreuses. Là-bas, la sortie annoncée du nucléaire suite à la catastrophe de Fukushima a remis la problématique de l’équilibrage du réseau au centre des préoccupations.  Dans cette optique, Toyota, Mitsubishi, ou encore Nissan ont chacun développé leur propre système de “réinjection”. Nissan par exemple, a lancé le LEAF to Home, une interface permettant, au travers d’une EV Power Station, de rediriger l’énergie en provenance de la batterie lithium-ion sur le réseau électrique de l’habitation. D’après le constructeur, le pack batteries de la LEAF permettrait de fournir l’énergie nécessaire à un foyer moyen japonais pour une durée de 2 jours.

Outre cette capacité de stockage de l’électricité, les véhicules électriques possèdent un second avantage de taille : ils sont immobilisés la plupart du temps, et généralement lors des périodes de pic de consommation. Ils peuvent donc mettre à disposition leur énergie sur le réseau aux heures clés, et se recharger la nuit ou pendant les creux de consommation d’électricité, dans les meilleures conditions écologiques et économiques.

 Tordons donc le cou à cette idée reçue, qui voudrait que stockage et électricité ne fassent pas bon ménage. Des solutions existent, qu’elles soient de nature mécanique, électrochimique, etc. Le recours aux véhicules électriques et hybrides rechargeables comme unités de stockage d’énergie, au service du réseau, fait partie des pistes les plus prometteuses. 

 Mais de nombreuses  questions restent en suspens, notamment en termes de responsabilité, de réglementation et de philosophie d’utilisation :

– Par qui et comment seront appelées les capacités présentes dans les batteries lithium-ion (utilisateur, opérateur d’’effacement, gestionnaire de réseau, etc.) ?

– Comment s’assurer de la disponibilité réelle de ces capacités au moment où l’on en a besoin ?

– Comment concilier désir d’autonomie énergétique locale (notamment grâce au stockage) et solidarité (notamment grâce au réseau) ?

 Des questions auxquelles il faudra répondre pour garantir l’essor de ces solutions.

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Parmi les 60 promesses de la campagne du Président de la République François Hollande, la Tarification Progressive de l’Energie est la n°42. Il l’a confiée à M. François Brottes, président de la commission des affaires économiques de l’Assemblée nationale.

En théorie, le principe est simple : plus je consomme, plus le tarif de mon énergie augmente… Mais dans la pratique les interrogations sont nombreuses et la mise en place semble très complexe. Pour preuve, l’entrée en vigueur n’est pas prévue avant fin 2013, début 2014.

Cette nouvelle tarification de l’énergie concernera environ 30 millions de foyers et a pour but d’accélérer la transition énergétique.

Trois tarifs d’énergie correspondants à des tranches de consommation définies selon trois critères du logement

Les bons élèves, faibles consommateurs d’énergie, seront récompensés par un bonus (subvention) et les cancres énergétiques seront punis par un malus (taxation).

Chaque résidence principale se verra attribuer un « volume de base » qui doit correspondre à une consommation énergétique “normale”. Ce volume de base résulte d’un savant calcul issu de 3 paramètres du logement :

• Le nombre de personne dans le foyer,
• La zone climatique,
• Le mode de chauffage.

Pour les chauffages collectifs, ce calcul dépendra uniquement de la surface chauffée et de la zone climatique.

A partir de ce calcul du « volume de base », 3 tranches sont définies :

*Chiffres à préciser lors d’un rapport demandé au Gouvernement. Ils seront par ailleurs revus de manière annuelle par décret.

Par ailleurs, les tarifs sociaux (600 000 bénéficiaires aujourd’hui) seront élargis aux 4 millions de précaires énergétiques et remplacés par le même dispositif à 3 tranches dites « sociales » avec des coefficients plus favorables : subventions plus fortes et taxations plus faibles.

Le casse-tête de la récupération des paramètres pour 30 millions de foyers

La première question qui se pose est la récupération des données permettant le calcul du volume de base des logements.

Pour les personnes assujetties à l’impôt, la déclaration du mode de chauffage se fera annuellement sur la feuille d’impôt. Pour les autres… ce n’est pas clair.

Pour les chauffages collectifs, ce sont les titulaires du contrat de fourniture d’énergie qui devront déclarer la surface chauffée.

L’administration fiscale et les organismes de sécurité sociale seront ensuite chargés de remettre l’ensemble des informations nécessaires au calcul des tarifs progressifs aux fournisseurs d’énergie. Il est probable que la mise à disposition de ces informations soit déléguée à un organisme tiers qui assurera la consolidation et la transmission de ces informations aux fournisseurs d’énergie.

Le montant des subventions et des taxes sera déterminé chaque année par décret afin de garantir l’équilibre budgétaire de ce dispositif qui doit être assuré par un principe à priori simple : le montant des malus appliqués doit compenser les subventions accordées.

Une proposition de projet de loi encore incomplète et laissant de nombreuses interrogations

La Californie et le Japon ont adopté des mesures comparables avec des résultats plutôt satisfaisants sur la réduction de la consommation d’énergie alors que l’Allemagne et la Belgique ont rejeté de telles mesures par manque de justice sociale… Le débat est ouvert !

Le projet de loi propose d’élargir ce dispositif par la suite aux autres énergies dites « hors réseau » comme le fioul, le propane, le bois de chauffage ainsi qu’à l’eau. En attendant cet élargissement, une distorsion concurrentielle entre les énergies sera créée.

La Tarification Progressive de l’Energie n’a aucun intérêt sans un dispositif clef d’accompagnement des consommateurs dans la rénovation thermique de leur logement. Malheureusement, le projet de loi est encore très flou et prévoit très peu de dispositions pour encourager les consommateurs à isoler thermiquement leur foyer.

Par ailleurs, cette nouvelle tarification est un réel accélérateur pour la généralisation des dispositifs de suivi et de maitrise de sa consommation d’énergie, comme les compteurs intelligents type « Linky » ou les box énergie.

De nombreuses questions restent ouvertes à l’heure actuelle : quel barème pour les résidences secondaires ? Comment récupérer le mode de chauffage pour les personnes non assujetties à l’impôt ? Quel est le coût de mise en place d’un tel dispositif pour le gouvernement ? Comment calculer les bonus/malus en cas de changement de situation en cours d’année ? Autant de questions qui devront trouver leurs réponses dans les prochains mois… et sur lesquelles nous ne manquerons pas de nous pencher.

[Article rédigé en collaboration avec Charles Cauche, consultant]

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La France a atteint un pic de consommation électrique historique le mercredi 8 février à 19h. Quelles en sont conséquences et les mesures mises en place ? Quelles opportunités se dégagent ? Décryptage.
Avec les chutes de températures de ces derniers jours, la demande en gaz et électricité à littéralement explosé partout en Europe et particulièrement en France, suréquipée en dispositifs de chauffage électrique. Ainsi, la demande française en gaz la plus élevée de l’histoire a été enregistrée vendredi, à 3.198 gigawattheures, selon les chiffres de GRTGaz. Parallèlement, le pic de consommation électrique a atteint un record historique  mercredi avec 101.700 MW appelés à 19h. Pourtant, EDF le clame haut et fort : le black-out national devrait être évité, principalement grâce à nos 55 centrales nucléaires en fonctionnement, et aux importations…

Quelles conséquences  a donc la vague de froid ?

Envolée du coût du kilowattheure
La demande est telle que les ressources se raréfient et se renchérissent. lundi 06 février, le prix du mégawattheure de gaz pour livraison aujourd’hui s’élevait à 34,68 euros, en hausse de 48 % sur une semaine. « Une transaction a eu lieu vendredi à 36 euros, niveau jamais atteint depuis la création de la Bourse du gaz en novembre 2008 », selon un porte-parole. Dans l’électricité, les prix ont eux aussi connu des tensions.

Black-out des régions isolées
Même si le risque de black-out national est écarté, certaines régions françaises isolées sont particulièrement éprouvées.  Ainsi, PACA et la Bretagne produisent seulement 10% de leur consommation électrique, le reste étant acheminé via le réseau national. Si un accident survient sur cette ligne d’acheminement à très haute tension ou s’il y a surconsommation, aucune alimentation de secours ne peut prendre le relais : c’est le black-out. Ainsi, dans ces deux régions, RTE met-il en pratique l’ « effacement ». «On coupe volontairement quelques clients pour permettre à certains points prioritaires, hôpitaux ou centres de contrôle, de rester alimentés », explique Catherine Greilveldinger, directrice de RTE Sud-Est.

Quelles actions sont elles envisageables ?

Sensibiliser les gros consommateurs aux économies d’énergie : Ecowatt

RTE, transporteur de l’électricité et responsable de l’équilibre national entre l’offre et la demande, a mis en place un programme d’incitation à la réduction des dépenses en période de pointe, Ecowatt. Par exemple, Keolis, exploitant du réseau de métro rennais, s’est inscrit au programme Ecowatt afin d’être tenu informé des alertes de consommation. Ainsi lors des pics, l’exploitant a décidé de diminuer la vitesse de ses rames. Passant de 60 à 54 km/h, le changement n’est pas perceptible par les usagers et permet une baisse de consommation d’électricité de 300 à 500 kW soit près de 10 à 20% de la consommation totale du métro lors des alertes. D’après RTE, «l’ensemble des gestes de réduction de consommation réalisés sur le territoire breton entraîneraient de 1,5 à 2% d’économies d’électricité pendant les pics, soit l’équivalent de la consommation d’une ville comme Brest» conclut Sandrine Morassi, responsable de la communication de RTE Ouest.

Les crises de grands froids, une opportunité ?

Finalement, ces vagues de froid fortement médiatisées peuvent constituer une opportunité pour la préparation du futur du marché de l’électricité. En effet, la gestion de l’électricité doit évoluer pour trois raisons majeures : limiter le coût économique des moyens de production de pointe,  en réduire l’empreinte écologique et faciliter l’indépendance énergétique de la France.

Un levier majeur pour atteindre ces objectifs est d’amener le secteur résidentiel à réduire ses consommations et à les déplacer hors périodes de pointe. Face à un prix de l’énergie relativement bas et quasi constant, cela constitue en soi un défi pour les énergéticiens.
La filière électrique a préparé une batterie d’outils : le suivi de consommation, l’alerting en cas de surconsommation, les conseils, la tarification variable, le pilotage à distance des équipements, l’effacement diffus, … Mais faute d’appétence client, les business modèles de ces services ne se confirment pas. Finalement, cette période de risque de black-out contribue à cette évolution de mentalités inéluctable.

Le développement des services évolués de gestion de l’énergie pourrait donc profiter de ce gel des températures. Les crises sont souvent des moteurs d’innovation , un black-out national pourrait être celui de l’avènement de la Smart Energy !

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