Stockage énergie solaire : quelles sont les dernières technologies ?

L'énergie solaire est une source d'énergie propre et renouvelable qui présente de nombreux avantages. Discrète, sécurisée et facile à produire, elle ne nécessite que peu de maintenance. Cependant, son utilisation est souvent limitée par la disponibilité intermittente du soleil : c'est là que le stockage de l'énergie solaire entre en jeu. 

Celui-ci peut se faire de plusieurs manières et vise à éviter la perte de chaleur ou d’électricité lorsque le soleil n’est pas au rendez-vous. Il permet aussi d’avoir une source d’énergie à disposition dans les cas où une autoconsommation est possible. 

Dans cet article, nous explorerons l'importance du stockage de l'énergie solaire et les technologies utilisées pour le mener à bien. 

Dans quel cas procéder au stockage de l'énergie solaire ? 

L’énergie solaire est produite à partir du rayonnement du soleil sur des panneaux ou des modules photovoltaïques. C’est une énergie propre et renouvelable qui ne mobilise que très peu d’infrastructures : des panneaux, des câbles et un transformateur. 

Il existe deux types de panneaux solaires : les panneaux solaires thermiques produisent de la chaleur pour alimenter l’eau chaude sanitaire. Installés sur les toitures des bâtiments, ils utilisent la chaleur solaire directement sans nécessiter de stockage électrique.

Les panneaux solaires photovoltaïques, quant à eux, produisent de l’électricité. Généralement installés en allées espacées de rangées, ils produisent un courant alternatif, transformé en courant continu par un onduleur. L’électricité produite est à 100 % réinjectée sur le réseau local, avec plus rarement une part de stockage sur place. 

Pour les centrales solaires, il existe un système appelé stockage virtuel. Ce dernier consiste pour le propriétaire à réinjecter la totalité de sa production, contre un prix du kWh d’électricité réduit. L’électricité n’est pas stockée sur place, mais le propriétaire peut profiter d’un tarif préférentiel. 

Toutefois, cette méthode dite virtuelle n’est pas conseillée, du fait de sa faible rentabilité. En effet, avec cette dernière le prix du kWh d’électricité est gratuit, mais pas le tarif d’acheminement ni les taxes, qui représentent 66 % du prix de l’électricité (Source : site Comwatt, novembre 2020) . Le producteur devra donc payer plus de la moitié du tarif en taxes pour une électricité qu’il a lui-même produite. 

Intermittence de la production solaire

L'énergie solaire dépend de la disponibilité du soleil et donc de l’ensoleillement, ce qui entraîne une production d'électricité fluctuante. Cela peut poser des défis, car l'électricité produite doit être utilisée immédiatement pour ne pas être perdue, si elle n’est pas stockée ou réinjectée dans le réseau.

Les technologies de stockage comme les batteries lithium permettent de compenser cette intermittence en stockant l'électricité produite pour une utilisation ultérieure. Elles permettent de disposer d'une réserve d'électricité solaire pour les périodes de production faible ou nulle, comme la nuit ou les jours nuageux.

Stocker ou ne pas stocker cette énergie ?

Le stockage de l'énergie solaire est utilisé pour optimiser l'utilisation de cette source d'énergie renouvelable. Il est privilégié dans les cas suivants : 

• Lorsqu'un propriétaire de terrain souhaite optimiser l'utilisation de l'électricité solaire produite sur place, l'excédent d'électricité généré pendant les heures d'ensoleillement est stocké pour être utilisé durant la nuit ;
• Dans les zones éloignées ou isolées (haute montagne, îles), où l'accès au réseau électrique est limité ou coûteux, le stockage de l'énergie solaire offre une solution autonome ;

• Enfin, dans certaines régions où le réseau électrique est peu fiable ou sujet à des coupures fréquentes, il permet de maintenir une alimentation électrique continue. 

Cependant, le stockage de l'énergie solaire n'est pas toujours la meilleure option. Dans les régions où l'accès au réseau électrique est aisé et où des tarifs de rachat compétitifs sont proposés, il est préférable d’injecter l'électricité solaire directement dans le réseau ou de l’utiliser en combinaison avec d'autres sources d'énergie, telles que l'énergie solaire, énergie éolienne ou énergie hydraulique. 

Plus généralement, il est conseillé d’utiliser cette option plutôt que le stockage lorsque le terrain où sont installés les panneaux photovoltaïques peut être raccordé au réseau d’électricité. 

Des terrains isolés des bâtiments qui peuvent être reliés au réseau électrique pourront ainsi être réhabilités et rentabilisés. Les propriétaires de terrains ou de friches agricoles peuvent toucher une rente de 1000 à 5500 euros par hectare et par an s’ils le louent à un développeur de ferme solaire. 

Ferme solaire met en relation les propriétaires de terrains et les développeurs de centrales photovoltaïques. 

Quel système de stockage solaire déployer pour éviter la perte de production ?

Pour éviter de perdre l’énergie produite par les panneaux solaires, de nombreuses technologies et systèmes de stockage existent ou sont en développement. Les batteries lithium sont les plus répandues et permettent aux petites installations photovoltaïques d’être en autoconsommation sans aucun problème lié à l’intermittence. 

Les différents types de batterie pour stocker l’électricité

Le stockage de l’électricité solaire est réalisé aujourd’hui principalement sous la forme de batteries. Les premières batteries étaient des batteries au plomb, mises au point dans les années 1850, aujourd’hui essentiellement utilisées dans l’industrie automobile (Source : Wikipédia). 

Les batteries lithium-ion sont largement utilisées pour le stockage de l’électricité solaire en raison de leur capacité élevée, de leur longue durée de vie, entre 8 et 10 ans (Source : Wikipédia) et de leur efficacité. De plus, les systèmes ne nécessitent pas de maintenance et ont une faible auto-décharge, ce qui en fait des systèmes de stockage privilégiés pour l’électricité photovoltaïque.

Cependant, même si cette technologie est la plus utilisée, la batterie lithium-ion a ses limites. Outre son obsolescence naturelle et les paramètres de décharge assez spécifiques, cette batterie utilise du lithium dont les ressources ne sont pas infinies. De plus, il est important de s’assurer que les minerais composant ces batteries sont extraits dans des conditions de travail et environnementales correctes. 

Les innovations photovoltaïques au service du stockage de l’énergie solaire

Si le stockage de l’électricité issue des panneaux photovoltaïques est assuré par des batteries. il n’y a pas de système de batterie à proprement parler concernant le stockage de la chaleur produite par les panneaux thermiques. Cependant, de nombreuses techniques d’isolation ont toujours existé, qui tendent à garder la chaleur pour une consommation différée. Par exemple, la marmite norvégienne est une slow technologie qui permet de conserver la chaleur d’un plat pour compléter sa cuisson.

Aujourd’hui, les chercheurs s’inspirent de ces méthodes traditionnelles pour construire des technologies de stockage et d’isolation. Certains modules solaires utilisent la chaleur produite pour stocker l'énergie sous forme thermique, ce qui permet de la convertir en électricité lorsque cela est nécessaire. 

Enfin, des innovations technologiques de stockage de l'énergie solaire, telles que les super condensateurs et les batteries à flux, sont en cours de développement et pourraient offrir des options encore plus performantes à l'avenir.

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