L’énergie solaire est une source d’énergie renouvelable propre et abondante qui peut contribuer à réduire les émissions de gaz à effet de serre et à lutter contre le changement climatique. Cependant, l’énergie solaire est également variable et incertaine, c’est-à-dire qu’elle dépend de la météo et de l’heure de la journée. Cela constitue un défi pour les zones confrontées à des pénuries d’électricité, où une énergie fiable et abordable est essentielle au développement et au bien-être humain.
Technologies de stockage d'énergie: une solution clé
Une façon de surmonter la variabilité et l’incertitude de l’énergie solaire consiste à la stocker lorsqu’elle est abondante et à l’utiliser lorsqu’elle est nécessaire. Le stockage d’énergie peut aider à atténuer les pics et les baisses de la demande et de l’offre d’électricité, ainsi qu’à fournir une alimentation de secours en cas de panne du réseau ou d’urgence.
Il existe différents types de technologies de stockage d’énergie pouvant être utilisées avec l’énergie solaire, telles que :
Batteries: Ces appareils convertissent l'énergie chimique stockée en énergie électrique. Ils peuvent être utilisés à différentes échelles, du foyer au niveau du réseau, et sont devenus moins chers et plus efficaces ces dernières années. Par exemple, l'installation de stockage d'énergie de Moss Landing en Californie, aux États-Unis, est à ce jour le plus grand système de stockage d'énergie par batterie au monde, avec une capacité de 300 mégawatts.
Hydro pompage: Cette méthode consiste à pomper de l'eau vers le haut en période de faible demande d'énergie et à la libérer via des turbines pour produire de l'électricité en période de forte demande. Il s’agit de la forme de stockage d’énergie la plus largement utilisée, notamment pour les applications à grande échelle. L’hydroélectricité, y compris le pompage-turbinage, devrait rester la plus grande source mondiale de production d’électricité renouvelable.
Stockage d'énergie thermique: Cette technique consiste à stocker de la chaleur ou du froid dans des matériaux tels que l'eau, le sel fondu, la glace ou des matériaux à changement de phase. Il peut être utilisé pour chauffer ou refroidir des bâtiments ou des processus industriels, ou pour produire de l’électricité à l’aide de turbines à vapeur ou de moteurs thermiques. La taille du stockage d’énergie thermique devrait tripler d’ici 2030.
Stockage d'énergie mécanique: Cette approche exploite le mouvement ou la gravité pour stocker l’électricité. Les exemples incluent les volants d’inertie, l’air comprimé et les systèmes basés sur la gravité. Ces technologies peuvent apporter une réponse rapide et flexible aux fluctuations du réseau et aux problèmes de qualité de l’énergie.
Technologies de stockage d'énergie: un défi majeur
Si le stockage d’énergie peut offrir de nombreux avantages pour intégrer l’énergie solaire dans les zones confrontées à des pénuries d’électricité, il se heurte également à de nombreux défis. Certains d'entre eux incluent :
Coût: Les technologies de stockage d’énergie restent coûteuses par rapport aux centrales électriques conventionnelles basées sur les combustibles fossiles. Le coût du stockage d’énergie dépend de divers facteurs, tels que le type, la taille, l’emplacement et l’application de la technologie. Le coût actualisé du stockage (LCOS), qui mesure le coût moyen par unité d'électricité fournie par un système de stockage au cours de sa durée de vie, varie considérablement selon les technologies et les régions.
Performance: Les technologies de stockage d'énergie présentent des caractéristiques différentes en termes de capacité électrique, de capacité énergétique, d'efficacité, de durée de vie et d'impact environnemental. Ceux-ci affectent leur adéquation à différents objectifs et scénarios. Par exemple, les batteries peuvent fournir une puissance élevée pendant de courtes durées, tandis que l’hydroélectricité pompée peut fournir une faible puissance pendant de longues durées. De plus, certaines technologies de stockage d’énergie peuvent se dégrader avec le temps ou perdre en efficacité en raison du cyclage ou de l’autodécharge.
Fiabilité: Les technologies de stockage d'énergie doivent être suffisamment fiables pour répondre à la demande d'électricité dans les zones confrontées à des pénuries d'électricité, où les coupures de courant peuvent avoir de graves conséquences sur la santé, l'éducation et les activités économiques. Cependant, la fiabilité du stockage d’énergie dépend de la disponibilité et de la qualité de la ressource solaire, ainsi que de la conception et du fonctionnement du système. Par exemple, une étude de Tong et al. a constaté que même avec une transmission parfaite et une production annuelle égale à la demande annuelle, mais sans stockage d'énergie, les systèmes à forte intensité solaire ne pouvaient satisfaire la demande d'électricité du pays que pendant 48–79% des heures (contre 72–91% pour les systèmes éoliens). ). L'ajout de 12 heures de stockage pourrait augmenter cette plage à 65 % pour les systèmes à forte intensité solaire (et 83 % à 201394 % pour les systèmes à forte intensité éolienne), tout en laissant des centaines d'heures de demande non satisfaite chaque année.
Conclusion
L’énergie solaire et le stockage d’énergie peuvent jouer un rôle important en fournissant une énergie propre et durable aux zones confrontées à des pénuries d’électricité. Cependant, ils sont également confrontés à de nombreux défis techniques, économiques et sociaux qui doivent être relevés. Par conséquent, une approche holistique et intégrée est nécessaire, prenant en compte non seulement les ressources solaires et éoliennes, mais également d’autres sources renouvelables telles que l’hydroélectricité, la géothermie et la biomasse ; ainsi que d'autres solutions telles que la gestion de la demande, la réduction et l'agrégation régionale. De plus, le développement du stockage d’énergie doit être aligné sur les besoins et les préférences des communautés locales, ainsi que sur les impacts environnementaux et sociaux des technologies.