Les systèmes de stockage d'énergie

Dans un système de stockage gravitaire par pompage appelé aussi stations de transfert d'énergie par pompage (STEP)^[1], le surplus d'énergie apparaissant en période de faible demande, provenant soit du réseau électrique, soit d'une unité de production renouvelable (comme un parc éolien ou PV), est exploité pour pomper de l'eau en bas vers un réservoir de stockage surélevé (supérieur). Lorsque la demande en pointe, l'eau est libérée du réservoir supérieur (en haut) vers le réservoir inférieur (en bas) et entraîner une turbine hydraulique qui alimenter un générateur électrique connecté au système. En conséquence, le système est capable de couvrir un déficit de puissance existant en utilisant la quantité appropriée d'énergie précédemment stockée. Dans une autre version, les turbines à eau peuvent être remplacées par des machines hydrauliques réversibles fonctionnant dans les deux sens (en pompage et en turbine), souvent appuyées par un groupe motopompe indépendant.

Le rendement du cycle d'un système de stockage par pompage varie généralement entre 65 % et 77 %, tandis que le principal inconvénient de tels systèmes est leur coût d'investissement élevé, directement lié à la nécessité de construire au moins deux réservoirs, comme il est préférable d'être proche de la consommation^[2].

Dans un système de stockage d'énergie par air comprimé (CAES^[3] : Compressed Air Energy Storage), durant les périodes hors pointe, la puissance prélevée sur le réseau ou une autre source de production renouvelable (comme un parc éolien ou PV^[4]), est utilisée pour compresser l'air dans une caverne souterraine (avec des pressions d'air atteignant 80 bars). Pendant les périodes de demande de pointe, la quantité d'air comprimé requise est libérée de la caverne, chauffée au gaz naturel puis fournie sous forme de gaz à une turbine à gaz où se produit la détente, comme dans un cycle Brayton. C'est en fait le principal avantage d'un système de stockage d'énergie par air comprimé : le fait que les étapes de compression et de génération sont séparées les unes des autres, ce qui peut représenter jusqu'à 66% de la consommation de carburant nécessaire pour entraîner le compresseur dans un cycle Brayton, n'est pas nécessaire dans le cas d'un cycle de stockage d'énergie à air comprimé. En conséquence, dans un système de stockage d'énergie à air comprimé, toute la puissance de la turbine à gaz est disponible pour la consommation^[5][6].

Dans un système de stockage d'énergie à volant d'inertie, l'énergie cinétique est stockée en faisant tourner un disque ou un rotor sur son axe. Lorsqu'une alimentation de secours à court terme est requise, le volant d'inertie profite de l'inertie du rotor et l'énergie cinétique stockée est convertie en électricité. Un volant d'inertie moderne se compose d'une masse rotative (une jante attachée à un arbre) supportée par des roulements et reliée à un moteur/générateur. Pendant le fonctionnement du moteur, de l'énergie électrique est fourni au stator et le couple produit augmente l'énergie cinétique du rotor. Lors de la décharge, le système fonctionne en sens inverse. La quantité d'énergie stockée dans un volant est directement proportionnelle au moment d'inertie de masse du rotor et au carré de sa vitesse de rotation.