Le stockage, pierre angulaire du développement des énergies renouvelables

Nombreux sont les États et régions qui cherchent activement à réduire leurs émissions de gaz à effet de serre. L’Union européenne, notamment, vise la réduction d’au moins 55 % de ses émissions de CO₂ d’ici 2030 avec les propositions « Fit for 55 » adoptées en 2023, et ambitionne d’atteindre la neutralité carbone en 2050. 

Pour y arriver, l’électrification des usages est incontournable. En France, la Programmation pluriannuelle de l’énergie (PPE) a pour objectif d’abaisser la consommation d’énergie finale fossile à 42 % en 2030 et à 30 % en 2035. L’électricité représentait 27 % de la consommation énergétique du pays en 2023, elle devrait augmenter à 34 % en 2030 et 39 % en 2035. Il est notamment prévu que le pays atteigne 19,5 GW de capacité de production énergétique supplémentaire via l’énergie éolienne d’ici 2035 – 1,5 GW via l’éolien terrestre et 18 GW via l’éolien en mer.  

Le rôle du stockage dans le développement des énergies renouvelables 

Ainsi, la mise en place de nouvelles installations d’énergies renouvelables (EnR) s’accélère partout. En Allemagne, en 2024, 20 GW de capacité de production d’énergie renouvelable ont été ajoutés au mix énergétique national, avec l’énergie photovoltaïque en tête (+ 16 GW). Même chose en France : ce sont 6,7 GW d’électricité renouvelable qui ont été ajoutés, dont 5 GW en solaire. La tendance se poursuit en 2025.  

Cependant, sans solution de stockage, les énergies renouvelables (EnR) intermittentes peuvent être perdues lorsque la production est ponctuellement supérieure à la demande. Par exemple, l’énergie solaire, produite pendant les heures d’ensoleillement et qui n’aurait pas été utilisée par excès de production en rapport à la demande, ne pourra pas être exploitée la nuit. 

Pour éviter de produire à perte, dans les périodes où le rendement est supérieur à la demande, certaines installations doivent interrompre ou diminuer leur production. En France, RTE, gestionnaire du réseau de transport d’électricité, incite les exploitants à écrêter leur production notamment en mettant en place des prix de rachat nuls ou négatifs. En 2024, « l’écrêtement de la production éolienne et solaire a représenté environ 1,7 TWh – soit 2,4 % de la production éolienne et solaire cumulée sur l’année ». De même, dans toute l’Europe du Nord, la Commission européenne de Bruxelles a enregistré 4 166 heures durant lesquelles les prix de l’électricité sont devenus négatifs au printemps 2024.    

La possibilité de produire à perte peut être un frein au développement des EnR. En couplant la production d’énergie à une solution de stockage, les investisseurs et producteurs d’EnR savent qu’ils pourront conserver leur énergie lors des périodes pendant lesquelles les prix sont négatifs, et la revendre lorsque les tarifs retrouvent des niveaux plus élevés. 

Le stockage, un atout économique et sociétal

Conserver l’énergie produite via des solutions de stockage permet également aux producteurs – que cela soit à l’échelle d’une collectivité ou d’un large réseau – d’atteindre l’indépendance énergétique. À l’heure où les tensions internationales menacent les approvisionnements historiques en gaz ou en pétrole, l’intérêt de produire son énergie – verte – est majeur. Lorsqu’elle peut être stockée pendant un certain temps, les États et populations n’en sont que mieux assurés de ne pas en manquer.  

Cela est encore plus vrai pour les zones isolées, qui dans certains cas ne peuvent, pour des raisons géographiques, dépendre d’interconnexions pour s’alimenter en énergie comme les îles éloignées des côtes, les territoires situés en altitude ou dans des zones aux climats particulièrement extrêmes (hautes montagnes, déserts, zones polaires ou arctiques…). Le stockage y est alors d’autant plus crucial. 

Développer des solutions de production et de stockage de l’énergie dans des zones isolées est l’un des moyens d’assurer un accès équitable à tous à l’énergie, et d’aider les pays à se développer. 

Le gestionnaire de réseau anglais National Grid estime quant à lui que le Royaume-Uni pourrait économiser 48 milliards de dollars d’ici 2050 grâce au stockage.  

Quatre solutions de stockage d’énergie… renouvelable

Le stockage électrochimique

L’exemple le plus répandu de système de stockage d’énergie à grande échelle dans le monde est le stockage électrochimique d’énergie par batterie, notamment au lithium-ion. Il s’agit du même type de batterie utilisée pour les téléphones portables ou les voitures électriques.  

Ce mode de stockage convient particulièrement aux besoins des réseaux à court terme, car les batteries se chargent et se déchargent rapidement, avec un excellent rendement (85 à 95 %). De plus, de telles installations peuvent être aisément installées près des zones de consommation. Cependant, leur durée de vie est à l’heure actuelle limitée à dix-quinze ans (voire trois-cinq ans en cas d’usage intensif) et leur coût initial reste encore assez élevé. Cela devrait cependant progressivement changer, une baisse des coûts de 11 % étant déjà prévue en 2025.

Des batteries nouvelle génération en cours de développement

La recherche avance aussi pour prolonger la durée de vie des batteries lithium-ion, dans le but de les rendre plus intéressantes économiquement et plus vertueuses en termes écologiquement.    

D’autres travaux sont également menés afin d’arriver à fabriquer des batteries moins chères, moins volumineuses ou n’utilisant pas de lithium. Des entreprises travaillent au développement de batteries à l’état solide. Elles seront plus légères, durables, sécurisées et performantes. Des batteries utilisant du sodium, alternative moins coûteuse et plus abondante que le lithium, commencent également à être déployées, notamment en Chine où un projet de 100 MWh a été inauguré en juin 2024 dans la province du Hubei.  

Le stockage mécanique

Créées en Suisse à la fin du XIX^e siècle, les stations de transfert d’énergie par pompage – ou STEP – sont des installations hydroélectriques qui permettent de créer de l’énergie à la demande ou, au contraire, d’en stocker. Lorsque l’eau située en hauteur est relâchée dans le bassin inférieur, de l’électricité est produite par l’eau qui fait fonctionner une turbine. On déclenche ce système lorsque les besoins en énergie augmentent. Au contraire, lorsque l’énergie est abondante, on met en fonctionnement l’électropompe pour faire remonter l’eau dans le bassin supérieur – ainsi, l’énergie est en quelque sorte stockée pour plus tard.  

Tout l’intérêt d’une STEP est de permettre le lissage de la consommation, car en réalité le pompage de l’eau consomme plus d’électricité que n’en produit le turbinage. Il s’agit donc d’un véritable outil de gestion de l’énergie. Ce type d’installation solide et durable nécessite des sites géographiques spécifiques, avec deux réservoirs situés à des altitudes différentes.  

Dans la catégorie du stockage mécanique, existe également le CAES (compressed-air energy storage), qui consiste à capter l’air ambiant et le compresser à très haute pression pour le stocker. La décompression du gaz dans une turbine permet ainsi de créer de l’énergie. Des recherches sont en cours pour faire murir une technologie plus efficiente.  

Le stockage thermique

La chaleur générée par des centrales solaires thermiques ou des chaudières biomasse peut être conservée relativement longtemps dans une cuve de stockage d’eau chaude. Elle est directement utilisée pour alimenter un réseau destiné à des logements (chauffage ou eau chaude sanitaire).  

Des recherches sont en cours pour associer ce système à de la géothermie. En enterrant la cuve sous terre, les hautes températures pourront être conservées plus longtemps. Ainsi, il sera peut-être bientôt possible d’utiliser la chaleur accumulée l’été pour se chauffer l’hiver.   

Le stockage chimique sous forme de gaz (hydrogène)

L’utilisation de l’hydrogène pour stocker l’énergie est encore en pleine phase de recherche. Il s’agit de stocker l’énergie excédentaire produite par un site d’EnR sous forme de gaz, pour être ensuite retransformée en électricité lorsque nécessaire (gaz-to-power). En clair, si la production d’EnR est excédentaire, au lieu de perdre cette énergie, on l’utilise pour produire de l’hydrogène vert gazeux à partir de l’électrolyse de l’eau (procédé permettant de séparer l’eau (H₂O) en oxygène (O) et en hydrogène (H₂) au moyen d’un courant électrique). Ce gaz est transportable et stockable. En période de faible production ou de forte consommation, ce stock d’hydrogène peut alors être reconverti en électricité à l’aide d’un générateur. 

L’hydrogène pourrait efficacement permettre de stocker l’énergie pour de longues durées et de l’emporter là où l’on souhaite (voir tableau ci-dessous). Le groupe VINCI a d’ailleurs constitué un groupe de réflexion autour de l’hydrogène vert au sein de sa plateforme d’innovation et de prospective Leonard. Le Groupe fait aussi partie des 30 industriels qui ont lancé HyDeal Ambition en 2021, pour préparer la future filière européenne d’hydrogène décarboné produit au prix des énergies fossiles. 

D’autre part, Geostock, filiale de VINCI Construction, propose déjà un service de stockage souterrain d’hydrogène décarboné sur plusieurs sites européens via le projet Hystories. 

Pour l’heure, cependant, des freins subsistent, notamment le coût de production de l’hydrogène vert, bien supérieur à l’hydrogène gris (c’est-à-dire issu de sources d’énergies non renouvelables), et les pertes énergétiques résultant de la transformation de l’énergie en gaz et du gaz en énergie. La recherche se poursuit pour limiter cette déperdition. Que ce soit en Europe, en Amérique du Nord ou encore en Chine, les projets se multiplient, preuve d’une réelle proactivité pour trouver des solutions pérennes. 

Atteindre l’équilibre entre production et demande

Quel que soit le volume d’énergie consommé, le défi de chaque pays est d’en produire suffisamment pour couvrir ses besoins. Les sources d’EnR étant majoritairement intermittentes, le stockage se développe, et s’avère rentable. 

Par exemple, le Royaume-Uni compte 2 469 projets de stockage d’énergie, actifs ou inactifs. Ainsi, 4,7 GW de capacité de stockage sont déjà installés, et les recettes issues du mécanisme d’équilibrage pour les batteries ont atteint 27 000 livres/MW/an en février 2025 : un record. Autre exemple de pays qui progresse dans ce secteur : la Pologne. Le pays est passé de 165 MW en 2022 à 2,5 GW en 2024.  

Les gestionnaires de réseaux utilisent des outils tels que le smart grid (réseau intelligent ou micro-réseau), afin d’harmoniser l’approvisionnement en énergie, qu’elle provienne de sources renouvelables ou non. Il s’agit ici de centraliser les données et de les analyser de manière intelligente afin d’anticiper les besoins en énergie futurs et d’adapter en conséquence la capacité de stockage. Cela est possible en se servant d’algorithmes issus de l’intelligence artificielle appliqués au stockage de l’énergie. Leur utilisation permet d’optimiser le rendement énergétique mais aussi de réduire grandement les coûts.  

Une approche holistique qui consiste à allier intelligemment différentes technologies EnR existantes à des stratégies de gestion intelligentes et à différentes techniques de stockage pour une efficacité optimale.   

Ressources et enjeux des méthodes outils de stockage de l’énergie

Comme pour n’importe quel type d’installation, le stockage implique l’utilisation de ressources naturelles – parfois rares – et des zones d’implantation qui peuvent être difficiles à sécuriser, selon la région du monde. Les batteries lithium-ion utilisent du lithium, du cobalt, du nickel… qui sont considérés comme critiques et dont la provenance géographique est limitée à certains pays. Si les réserves semblent à date suffisamment importantes, leur demande, en augmentation rapide face à des capacités d’extraction lentes, nécessite d’en avoir une utilisation raisonnée.  

Aussi, il convient d’analyser avec précision l’intérêt et la pertinence sur le long terme et le cycle de vie des installations de stockage.   

Durée de vie, temps de stockage… 

Sources :

Fit for 55 : adoption des nouveaux objectifs climat-énergie européens pour 2030. https://www.horizon-europe.gouv.fr/fit-55-adoption-des-nouveaux-objectifs-climat-energie-europeens-pour-2030-36213

France Nation Verte – planifier une France décarbonée. https://www.consultations-publiques.developpement-durable.gouv.fr/IMG/pdf/01__document_synthetique_presentation_ppe.pdf

Enerdata – « Germany added nearly 20 GW of renewable power capacity in 2024 ». https://www.enerdata.net/publications/daily-energy-news/germany-added-nearly-20-gw-renewable-power-capacity-2024.html

Enedis – « Les énergies renouvelables ont couvert 33,9 % de la consommation d’électricité de la France en 2024 ». https://www.enedis.fr/presse/les-energies-renouvelables-ont-couvert-339-de-la-consommation-delectricite-de-la-france-en

RTE – Bilan électrique 2024 – « Les écrêtements de la production éolienne et solaire ont été plus importants en 2024 que dans le passé ». https://analysesetdonnees.rte-france.com/bilan-electrique-2024/production#Ecretementsdesproductionseoliennesetsolaires

L’Opinion – « L’Europe accumule les heures d’électricité à prix négatif ». https://www.lopinion.fr/economie/leurope-accumule-les-heures-delectricite-a-prix-negatif

The Agility Effect – « Comment le “off grid” permet d’accélérer l’électrification d’un pays ». https://www.theagilityeffect.com/fr/article/comment-le-off-grid-permet-daccelerer-lelectrification-dun-pays/

National Grid – « Qu’est-ce que le stockage sur batterie ? ». https://www-nationalgrid-com.translate.goog/stories/energy-explained/what-is-battery-storage?_x_tr_sl=en&_x_tr_tl=fr&_x_tr_hl=fr&_x_tr_pto=rq

BloombergNEF – « Global Cost of Renewables to Continue Falling in 2025 ». https://about.bnef.com/insights/clean-energy/global-cost-of-renewables-to-continue-falling-in-2025-as-china-extends-manufacturing-lead-bloombergnef/

The Agility Effect – « Comment Omexom contribue à la régulation du réseau électrique ? » https://www.theagilityeffect.com/fr/article/comment-omexom-contribue-a-la-regulation-du-reseau-electrique/

Connaissance des énergies – « STEP : stations de transfert d’énergie par pompage ». https://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/hydroelectricite-stations-de-transfert-denergie-par-pompage-step

eMag VINCI – « Comment stocker l’énergie électrique : zoom sur la STEP ». https://www.vinci.com/emag/comment-stocker-lenergie-electrique-zoom-sur-la-step

Connaissance des énergies – « CAES : stockage par air comprimé ». https://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/caes-stockage-par-air-comprime

https://www.connaissancedesenergies.org/etude-de-valorisation-du-stockage-thermique-et-du-power-heat-240321

Observatoire des transitions énergétiques 2025 – De Gaulle Fleurance. https://www.degaullefleurance.com/wp-content/uploads/2025-06-03-observatoire-transitions-energetiques-2025-vf.pdf

France Renouvelables – « Comment optimiser les systèmes de stockage d’énergie ? ». https://www.france-renouvelables.fr/guide-stockage-energie/stockage-energie-comment-optimiser-systemes/

France Renouvelables – « Tout savoir sur le stockage d’énergie ». https://www.france-renouvelables.fr/guide-stockage-energie/stockage-energie-guide-complet-solutions-astuces/

Global Energy – « Lithium demand to grow fivefold by 2040 (…) ». https://globalenergyprize.org/en/2025/05/30/lithium-demand-to-grow-fivefold-by-2040-with-cobalt-demand-rising-by-one-and-half-times/

VINCI Energies – « Northvolt Ett, une usine pour produire des batteries plus vertes ». https://www.vinci-energies.com/projet/northvolt-ett-une-usine-pour-produire-des-batteries-plus-vertes/

L’Echo – « Northvolt, le joker européen dans la course mondiale à la batterie la plus verte ». https://www.lecho.be/entreprises/industries-de-base/northvolt-le-joker-europeen-dans-la-course-mondiale-a-la-batterie-la-plus-verte/10538154.html

Saft – « Programme “tout solide” ». https://saft.com/fr/programme-tout-solide

CNEVPOST – « “World’s largest” sodium-ion battery energy storage project goes into operation in China ». https://cnevpost.com/2024/07/02/world-largest-sodium-battery-energy-storage-project-in-operation/?utm_source=chatgpt.com