Quelles sont les alternatives aux accumulateurs lithium-ion ?

Parmi les systèmes de stockage d’énergie, la batterie lithium-ion est certainement la technologie la plus commercialisée.Mais d’autres formules, plus efficaces, s’imposent peu à peu.

Les énergies renouvelables sont l’avenir, mais leur exploitation à grande échelle nécessite des solutions de stockage avancées.La production à partir de sources telles que l’énergie solaire et éolienne est variable et n’est pas toujours adaptée à la demande énergétique.C’est là qu’interviennent les systèmes de stockage d’énergie, fondamentaux pour garantir la disponibilité en cas de besoin et réduire la dépendance aux combustibles fossiles.Jusqu’à présent, le marché s’est concentré sur une seule exception :là batterie au lithium.

Mais la domination des batteries lithium-ion dans le stockage de l’énergie pourrait bientôt être remise en question par un groupe de nouvelles technologies visant à stocker l’énergie pendant de nombreuses heures, puis bien plus longtemps.L'enquête « Enquête sur les coûts du stockage d’énergie de longue durée » Le rapport de BloombergNef sur les coûts du stockage d'énergie de longue durée montre que même si la plupart de ces technologies en sont encore à leurs débuts et sont coûteuses, certains atteignent déjà des coûts inférieurs à ceux des ions lithium avec de meilleures performances.

Il existe des technologies de stockage plus efficaces que le lithium

Avec l’augmentation de la production d’énergies renouvelables, le besoin d’accumuler de l’énergie pendant de longues périodes augmente.Stocker l’énergie produite à partir de sources propres pour faire face à l’intermittence des sources elles-mêmes est la fonction principale des batteries de stockage.Selon l'étude Bloomberg, les systèmes de stockage d'énergie thermique (Tes :Stockage d'énergie thermique) et ceux à air comprimé (Caes :Stockage d'énergie à air comprimé) se présentent comme les solutions les plus économiques pour le stockage de longue durée, avec des coûts respectifs de 232 et 293 dollars le kilowattheure.À titre de comparaison, en 2023, les systèmes lithium-ion coûtaient en moyenne 304 dollars le kilowattheure pour une autonomie de 4 heures.Ces nouvelles technologies, en plus d'être moins cher pour des durées supérieures à huit heures, ils offrent également la possibilité de stocker de l'énergie jusqu'à 24 heures, avec des marges d'extension.

En règle générale, le coût unitaire de la plupart des solutions de stockage d’énergie de longue durée diminue avec chaque heure de stockage supplémentaire.Cela s’applique notamment aux systèmes TES et CAES, rendant ces technologies plus efficaces que les batteries lithium-ion.Ces dernières entraînent en effet une augmentation linéaire des coûts avec l’augmentation des heures de stockage.L'analyse de Bloomberg souligne que, sauf en Chine où les batteries lithium-ion sont très bon marché, les nouvelles solutions de stockage sont déjà plus pratiques sur de nombreux marchés pour des durées supérieures à huit heures.

Aujourd'hui, concernant les batteries au lithium, environ 16 GW sont installés dans le monde (soit 35 GWh :la première mesure, le watt, exprime la puissance, donc l'énergie produite en une seconde, tandis que le watt/heure exprime l'énergie produite sur une période donnée) des systèmes à grande échelle, c’est-à-dire à grande échelle, et un objectif de 63 GW est estimé d’ici 2026 ;au niveau européen, en 2021, il y aura environ 4,6 GW (soit 7,7 GWh) installés.Toutefois, si l'on considère l'ensemble de la capacité mondiale installée pour toutes les applications - y compris la mobilité électrique, l'électronique et le stockage résidentiel - on s'élève à environ 1 500 GWh.En 2022, la production mondiale de piles au lithium (couvrant également le secteur de la mobilité électrique) a atteint 700 GWh/an, avec des opérateurs actifs sur le marché depuis plus de 10 ans.

Et en Italie ?

Pour attirer les investissements dans le secteur du stockage en Italie, le Décret législatif 210/21 a présenté le MACSE (Mécanisme de provisionnement de capacité de stockage électrique), un mécanisme destiné à soutenir la diffusion et l’intégration des énergies renouvelables dans le système électrique national, encourager le développement des capacités de stockage d’énergie.L'objectif de Macse est de garantir que l'électricité produite en excès pendant les périodes de faible demande puisse être stockée puis restituée lorsque la demande est élevée, stabilisant ainsi le réseau électrique et réduisant le besoin de recourir aux combustibles fossiles pour compenser les pics de consommation.

Macse implique l'attribution de contrats d'approvisionnement à long terme par le biais d'enchères compétitives.Ces enchères sont organisées par l'Arera (Autorité de Régulation de l'Energie, des Réseaux et de l'Environnement) avec le soutien du GSE (Energy Services Manager) et sont gérées par Terna, propriétaire du réseau italien de transport d'électricité.Les opérateurs autorisés à construire et à exploiter de nouveaux systèmes de stockage d'énergie peuvent participer aux enchères.Macse envisage diverses technologies de stockage d'énergie, mais la sélection des technologies éligibles dépend de leur maturité technologique et commerciale.Ainsi, actuellement, les principales technologies incluses sont batteries lithium-ion et pompage hydroélectrique, idéal pour le stockage d’énergie à grande échelle et à long terme.

• Qu’est-ce que le pompage hydroélectrique ? Il s’agit d’une technologie de stockage d’énergie utilisée pour stocker l’énergie électrique excédentaire produite pendant les périodes de faible demande et la restituer pendant les périodes de forte demande.Ce système utilise deux bassins d'eau à des altitudes différentes et un mécanisme de pompage et de génération.Lorsqu'il y a un surplus d'électricité, par exemple pendant la nuit lorsque la demande est faible, cette énergie est utilisée pour pomper l'eau du bassin inférieur vers le bassin supérieur.Ce processus transforme l'énergie électrique en énergie potentielle gravitationnelle.Lorsque la demande d’électricité augmente, l’eau stockée dans le bassin supérieur est libérée par des turbines qui produisent de l’électricité tandis que l’eau s’écoule vers le bassin inférieur.Ce processus transforme l’énergie potentielle gravitationnelle de l’eau en énergie cinétique puis en énergie électrique.

Mais le Macse a aussi été conçu promouvoir l’adoption de technologies innovantes, en réservant une part de 10 % des quotas d'approvisionnement aux solutions émergentes qui pourraient s'avérer compétitives à l'avenir.Cela permet aux nouvelles technologies de gagner progressivement du terrain sur le marché du stockage d’énergie et, si elles démontrent des résultats prometteurs, de remettre en question la domination des batteries au lithium.