Le stockage par batterie pour une transition énergétique en Marche

Rôle du stockage dans la transition énergétique

 La COP21 de 2015 à Paris a défini le cadre d’une transition mondiale rapide vers un système énergétique durable afin d’éviter le risque de changements climatiques catastrophiques. Le défi pour les gouvernements est passé de la discussion à la détermination de la manière d’atteindre les objectifs collectifs d’un système énergétique durable. Compte tenu de la baisse rapide des coûts des technologies de production d’énergie renouvelable ces dernières années, le secteur de l’électricité a réalisé des progrès concrets en matière de décarbonisation [1]. Le stockage de l’énergie est un élément clé pour permettre la grande transition et continue de prendre de l’ampleur à l’échelle mondiale [2]. La transformation des réseaux électriques, poussée par l’électrification des systèmes énergétiques, nécessite une capacité de stockage d’énergie supplémentaire pour répondre aux nouveaux besoins de flexibilité des réseaux électriques [2]. Tant que les systèmes énergétiques évolueront pour se tourner davantage vers les énergies renouvelables et moins vers les combustibles fossiles, nous devrons également augmenter la capacité de stockage d’énergie. En effet, la plupart des ressources énergétiques renouvelables fournissent un approvisionnement intermittent qui peut être en contradiction avec la demande. En conséquence, les installations renouvelables associées au stockage d’énergie devraient continuer de se développer dans le futur [3]. Pour que l’intégration des énergies renouvelables et le stockage de l’énergie réussissent, les marchés de l’énergie doivent modifier leurs stratégies. La flexibilité que le stockage offre aux réseaux d’énergie et aux fournisseurs de services changera radicalement la manière dont l’énergie sera fournie à l’avenir. Par exemple, les clients deviendront moins dépendants d’un approvisionnement en électricité stable et sûr s’ils sont capables de stocker de l’énergie de secours dans leurs maisons. À mesure que les solutions de production et de stockage d’énergie deviennent plus facilement accessibles aux clients, les opportunités de participer et de façonner le système énergétique au sens large le seront également. Pour atteindre les objectifs mondiaux de décarbonisation, le stockage d’énergie doit être inclus dans le cadre d’un système énergétique plus large. Étant donné que l’adoption rapide des énergies renouvelables fait baisser les coûts grâce à l’échelle et à l’innovation, le stockage de l’énergie doit en faire autant [4].

Le stockage sur batterie à l’échelle du réseau électrique est-il nécessaire pour l’intégration des énergies renouvelables ?

La capacité installée de stockage d’énergie continue d’augmenter globalement à un rythme exponentiel. La capacité mondiale a doublé entre 2017 et 2018 pour atteindre 8 GWh [5]. Bien que le stockage hydraulique par pompage représente toujours l’essentiel de la capacité de stockage d’énergie avec 96,2% de la capacité de stockage mondiale, le stockage par batteries suit avec le plus de potentiel. Ces dernières années ont montré que les systèmes de stockage d’énergie par batterie (BESS) sont parfaitement adaptés à des fins de réseau intelligent. Lorsque la production d’électricité renouvelable augmente les jours de vent ou les heures d’ensoleillement maximal, les BESS chargent en puisant la puissance excédentaire. En cas de baisse soudaine de l’offre ou de pics de demande, l’énergie est réinjectée dans le réseau pour atténuer instantanément les fluctuations. Enfin, la technologie numérique intelligente reliant ces réseaux rend ces processus quasi automatiques. Pour les opérateurs de réseaux et les services publics, les réseaux intelligents présentent de nombreux avantages. L’électricité peut être transmise plus efficacement, les systèmes reviennent en ligne plus rapidement après les baisses de tension et les coupures de courant, la demande de pointe est réduite et les coûts d’exploitation et de gestion sont réduits. De plus, les systèmes d’énergie renouvelable à rendement variable peuvent être mieux intégrés.  Au niveau mondial de nombreux énergéticiens se sont lancés dans l’aventure pour exploiter les divers avantages des batteries [6]. Le tableau 1 donne quelques installations de stockage d’énergie renouvelables avec des batteries dans le monde entier.

Tableau 1 : Quelques Projets et sites de stockage d’énergie

Tableau 1 : Quelques Projets et sites de stockage d'énergie

En France, le Smart Grid solaire développé en Corse par Colefy couple une centrale photovoltaïque (4.4 MW) à une solution de stockage de batteries Lithium-ion permettant ainsi de lisser les fluctuations dues à l’intermittence. Ce projet alimente aujourd’hui près de 1 000 foyers.  Un autre projet à Giuncaggio en Haute-Corse a été inauguré en Octobre 2019[20]. Cette installation solaire avec stockage, d’un montant de 20 millions d’euros, permet de produire un mégawattheure à 110 euros. Total a annoncé mi-mars 2020, la construction à Dunkerque d’un site de stockage d’électricité par batterie, le plus grand du pays selon le géant pétrolier qui veut affirmer ses ambitions dans les renouvelables. Un investissement de 15 millions d’euros sur le territoire français [21]. D’autres projets devront voir le jour en France car la commission de régulation de l’énergie (CRE) a lancé en septembre 2019 une grande consultation sur ce sujet [22].

Grâce au stockage par batteries, la deuxième révolution solaire résidentielle a commencé

La production d’électricité à l’aide d’installations solaires photovoltaïques (PV) de taille résidentielle a atteint la parité du réseau dans 19 marchés dans le monde, y compris dans des pays où les niveaux d’irradiance sont relativement faibles  comme l’Allemagne [23]. Le coût nivelé actuel de l’énergie solaire sans subventions est donc inférieur au coût d’achat de l’énergie du service public. Jusqu’à récemment, les systèmes PV étaient principalement installés pour alimenter directement le réseau en électricité moyennant une rémunération fixe est garanti pendant généralement 20 ans. Aujourd’hui, la rémunération de l’injection solaire photovoltaïque est inférieure aux prix à la consommation finale dans de nombreux pays du monde, ce qui rend l’autoconsommation d’énergie solaire plus attirant.Bien que l’énergie solaire et la plupart de la demande des ménages se produisent pendant la journée, la simultanéité de l’énergie solaire et de la demande est limitée. En plus de contrôler les charges reportables, par exemple, l’eau chaude et machines à laver, le stockage de l’énergie des batteries est de plus en plus considéré comme un moyen d’augmenter l’autoconsommation. La figure 1 donne une aperçue du marché résidentiel de stockage par batterie.

Figure 1 :  Aperçue du marché résidentiel de stockage par batterie

Figure 1 :  Aperçue du marché résidentiel de stockage par batterie

 Le constructeur de véhicules électriques Tesla [24], propose un système de stockage de batteries (Powerwall) comme tampon pour l’énergie solaire afin que la génération photovoltaïque puisse être stockée dans la batterie pour l’autoconsommation lorsque la demande dépasse la fourniture. La société anglaise Powervault propose quant àelle un système de batterie intelligent pour une maison (4kWh-20kWh) conçu pour maximiser l’efficacité énergétique et la valeur pour le résident. Eaton en partenariat avec Nissan a mis sur le marché le xStorage Home qui est une solution innovante pour produire localement, stocker et consommer sa propre énergie solaire lorsqu’on a besoin. Avec une gamme de 4kWh à 10kWh, xStorage Home est un système complet, intégré dans un seul appareil, équipé de tout le nécessaire pour gérer et stocker l’énergie dans les maisons. Ikea a aussi annoncé se lancer sur ce marché avec un tarif nettement compétitif.  La figure 2 donne le mix technologique dans les installations de stockage.

Figure 2 : Mix technologique dans les installations de stockage, à l'exclusion de l'hydroélectricité pompée [25]

Figure 2 : Mix technologique dans les installations de stockage, à l’exclusion de l’hydroélectricité pompée [25]

En termes de mix technologique dans les installations de stockage d’énergie, l’IEA montre dans sa publication de 2019 que les batteries lithium-ion dominent parmi toutes les technologies de stockage à l’exception de l’hydroélectricité par pompage jusqu’en 2016.

Les technologies de stockage par batteries

Il existe une grande variété de technologies de stockage par batterie proposées à divers niveaux de maturité. Leurs performances, et donc leurs types d’usages, diffèrent considérablement, notamment en termes de capacité, de densité d’énergie stockée, de temps de charge et de décharge, ainsi que de nombre de cycles.  Les batteries électrochimiques permettent de convertir l’énergie d’une réaction chimique en énergie électrique. Rechargeables, elles tirent parti de réactions électrochimiques : transfert de charge (électrons, ions) entre deux matériaux conducteurs, les électrodes (anode et cathode) via un milieu, l’électrolyte. On distingue les batteries au plomb, les batteries au lithium, les batteries au nickel, les batteries sodium-ion, les batteries au magnésium, etc.

Batteries au plomb longtemps utilisées pour le stockage des énergies renouvelables sont progressivement abandonnées

Économique à produire, simple et robuste, la batterie au plomb propose une énergie immédiatement disponible. Elle est un ensemble d’accumulateurs au plomb et à l’acide sulfurique, raccordés en série, réunis dans le même boitier. Les premières fermes de batteries, permettant de stocker de l’électricité produite à un instant (t) pour la réinjection dans le réseau, étaient équipées de batteries au plomb. De nombreuses sont encore en service, mais la technologie est progressivement abandonnée pour cet usage.

Figure 3: Processus de charge et recherche des batteries au plomb.

Figure 3: Processus de charge et décharge des batteries au plomb.

Les réactions électrochimiques dans une batterie au plomb sont comme suit :

Cathode : PbO2 + 3H+ + HSO4+ 2e↔ 2H2O +PbSO4

Anode :    Pb + HSO4↔ PbSO4 + H+ +2e

Réaction totale : Pb + PbO2 + 2H2SO4↔ 2PbSO4 + 2H2O

La batterie au plomb présente en effet le double inconvénient d’une énergie massique faible, l’une des plus faibles de toutes les batteries étudiées ici (35Wh/kg), et d’un nombre de cycles limité entre 400 et 800. Elle est également extrêmement sensible à la chaleur ; de mauvaises conditions d’utilisation peuvent réduire le nombre de cycle à moins d’une centaine. Le plomb est par ailleurs un polluant particulièrement dangereux, et même si ces batteries se recyclent très bien, elles restent dangereuses à moyen et long terme pour l’environnement. Elles sont à l’origine de nombreuses pollutions massives de sols ou de nappes phréatiques. Elles ont enfin le défaut qui va avec leur robustesse : leur principe est tellement simple qu’elles peuvent difficilement être améliorées. Là où d’autres technologies proposent sans cesse des batteries plus performantes, en termes de puissance, de miniaturisation ou de durée de vie, la batterie au plomb ne présente que peu d’amélioration.

Batterie Lithium-Ion s’impose toute seule dans les nouveaux domaines clés du stockage et de production de l’électricité

Les batteries au lithium-ion sont la technologie de stockage d’énergie à la croissance la plus rapide et devraient atteindre plus de 28 GW dans les installations par an d’ici 2028 [25]. Plébiscitées par de nombreux énergéticiens avec une part de marché qui représente 85 % par rapport aux autres technologies, ces batteries ne sont pourtant pas prédestinées à servir pour du stockage stationnaire [26]. Leur forte densité énergétique, 3 à 4 fois plus élevée que les batteries au plomb font d’elles, un composant recherché pour le stockage. Au cours de la dernière décennie, une forte augmentation de la production de batteries lithium-ion a entraîné une baisse des prix de 85% [27], rendant les véhicules électriques et le stockage d’énergie commercialement viables pour la première fois de l’histoire. Le lithium a suscité l’intérêt car c’est un métal très léger, le troisième dans la classification des éléments après l’hydrogène et l’hélium. L’atome de lithium a une forte capacité à libérer un de ses trois électrons, constituant ainsi un ion chargé positivement, Li+. Les constructeurs ont d’abord utilisé le lithium métal pour constituer l’électrode négative, émettrice d’électrons. Mais il est apparu que la répétition de cycles charge-décharge l’altérait. Pour y remédier, la cathode est souvent formée d’oxyde de cobalt, avec un peu de lithium, tandis que l’anode est faite de graphite. L’électrolyte est constitué de sels de lithium dans un solvant et contient donc des ions lithium en grande quantité. D’où l’appellation batterie lithium-ion. L’élément de base est une cellule qui se présente un peu comme un feuilleté : une plaque d’aluminium servant à collecter le courant, puis la cathode, l’électrolyte, puis l’anode, enfin une plaque de cuivre.

Figure 4 : Principe de fonctionnement d’une cellule Lithium-ion [29]

Figure 4 : Principe de fonctionnement d’une cellule Lithium-ion [29]

Quand la batterie se charge, les ions de lithium Li+ quittent l’électrode positive (la cathode) et sont stockées dans l’électrode négative (l’anode). Quand elle se décharge, c’est-à-dire quand elle produit le courant électrique, les ions Li+ font le mouvement inverse. Les réactions électrochimiques dans une batterie au Lithium-ion sont comme suit :

Cathode : LiCoO2 ↔Li1-xCoO2 + xLi + + e

Anode : C + xLi+ + e ↔ LixC

Réaction totale : LiCoO2 + C ↔ Li1-xCoO2 + LixC

Les Avantages de la batterie lithium-ion est qu’elle a une haute densité d’énergie, c’est à dire qu’elle peut stocker 3 à 4 fois plus d’énergie par unité de masse que les autres technologies de batteries. Elle se recharge très vite et supporte de nombreux cycles (au moins 500 charges-décharges à 100 %). En revanche, elle présente un risque d’embrasement soudain de la batterie, avec dégagement de gaz toxiques, dû à l’« emballement thermique» de l’électrolyte au-delà de 100 °C.  Le tableau 2 donne les caractéristiques clés de différents types de batteries utilisées dans le stockage de l’énergie.

Tableau 2 : Caractéristiques des quatre principaux types de piles rechargeables utilisées

Tableau 2 : Caractéristiques des quatre principaux types de piles rechargeables utilisées

Inversement à la demande qui progresse d’année en année, le prix des batteries Lithium-ion ne cesse de dégringoler. La figue 5 ci-dessous donne les prévisions des prix jusqu’en 2025.

Figure 5 : Prévision coût lithium

Figure 5 : Prévision coût lithium

Le second attrait du stockage au Lithium se trouve dans son positionnement. Les constructeurs de batteries Li-ion affichent des portefeuilles de projets innovants, des perspectives d’évolutions importantes et une bonne stabilité financière. Ces géants jouent de cette image de marque afin de convaincre des investisseurs parfois encore frileux devant les montants élevés à engager pour équiper les réseaux de batteries.

Des technologies de rupture de batterie qui pourront concurrencer les batteries lithium-ion durant cette décennie.

Bien que le monde moderne fonctionne avec des batteries au lithium, de nombreuses chimies et de nouvelles technologies sont en cours de développement pour contrer les limites des batteries lithium-ion, notamment le coût qui reste élevé, l’approvisionnement en matières premières et la surchauffe. Ainsi nous présentons ici quelques nouvelles technologies de batteries sur le point de perturber le marché au cours de cette décennie et de lancer la prochaine vague de batteries haute performance.

Batteries à base de silicium

Les batteries Li-ion utilisent traditionnellement des anodes en graphite, mais les chercheurs et les entreprises se concentrent désormais sur les anodes en silicium. Les anodes à dominance Si peuvent se lier au Li-ion 25 fois plus que les ions graphite [30]. Cependant, ces batteries souffrent d’une faible conductivité électrique, d’une vitesse de diffusion lente et de grandes fluctuations volumétriques lors de la lithiation. Ces limitations entraînent une pulvérisation du Silicium et une instabilité de l’interphase à électrolyte solide (SEI). Deux stratégies principales ont été utilisées pour contourner ces défis : la nanotechnologie et le revêtement de carbone. Dans le premier procédé, diverses anodes en Si de taille nanométrique qui sont utilisées ont une surface spécifique élevée, une durée de vie en cycle améliorée et une stabilité de vitesse par rapport aux anodes Si en vrac. Ils peuvent également résister à la lithiation et à la délithiation sans se fissurer. Le revêtement de carbone utilise une combinaison de Si nano-dimensionné avec différentes formes de matériaux en carbone pour la génération d’anodes nano-composites Si/C hautes performances. Récemment, le carbone dopé avec des hétéroatomes comme agents de revêtement a suscité beaucoup d’intérêt. Les électrodes Si-C dopées aux hétéroatomes lient les ions Li plus fortement que les atomes de carbone, conduisant à une excellente performance électrochimique avec une conductivité électrique stable. Les batteries à base de Silicium ont suscité beaucoup d’intérêt commercial en raison de leur potentiel de faibles coûts et de capacités améliorées pour le stockage. La concurrence est féroce, avec de nombreuses startups, dont Sila Nanotechnologies, Enovix, Angstron, pour commercialiser des batteries Li-ion à dominante Si.  

Figure 6 : Le principe de fonctionnement de la batterie base Silicium.

Figure 6 : Le principe de fonctionnement de la batterie base Silicium.

Batteries aluminium-ion 

Abondant, peu coûteux, facilement disponible et bon marché, l’aluminium est à l’étude pour remplacer les batteries Li-ion. Des chercheurs suisses de l’ETH Zurich ont mis au point deux nouvelles technologies qui sont un tremplin vers la commercialisation de batteries à base d’Al [31]. Le premier est un matériau de revêtement résistant à la corrosion, le nitrure de titane (TiN), destiné à être utilisé dans ces batteries. L’excellente stabilité à l’oxydation des matériaux revêtus de TiN a permis à ces batteries d’atteindre une densité énergétique élevée, une efficacité coulombique élevée et une capacité de cyclage élevée. En raison de l’excellente résistance à la corrosion des collecteurs de courant TiN, ils pourraient même être utilisés comme matériaux de cathode haute tension dans les batteries Mg, Na- ou Li-ion.Une autre solution prometteuse est l’utilisation de polypyrènes comme matériau de cathode haute performance pour les batteries Al-ion. Ces batteries utilisent généralement une cathode à base de graphite, qui est déformée en raison des anions chloroaluminates. À l’aide d’une cellule sur mesure, les chercheurs ont testé le polypyrène et son dérivé poly (nitropyrène-co-pyrène) comme matériaux de cathode et ont constaté qu’il stocke la même quantité d’énergie qu’une cathode en graphite. De plus, les polypyrènes offrent de nombreuses autres possibilités pour développer des batteries rechargeables Al-ion, y compris un faible coût, une abondance élevée, une évolutivité de la production et une accordabilité de la composition et de la structure [32]

Figure 7 : Schéma du principe de fonctionnement d'une batterie rechargeable en aluminium pendant la charge avec une cathode en polypyrène et un liquide ionique chloroaluminate. Matériaux avancés [33]

Figure 7 : Schéma du principe de fonctionnement d’une batterie rechargeable en aluminium pendant la charge avec une cathode en polypyrène et un liquide ionique chloroaluminate. Matériaux avancés [33]

Batteries nickel-zinc

Les batteries au nickel-zinc sont des batteries économiques, sûres, non toxiques et respectueuses de l’environnement qui pourraient rivaliser avec les batteries Li-ion pour le stockage d’énergie. Cependant, le principal obstacle à la commercialisation a été leur faible cycle de vie. Pour résoudre ce problème, des chercheurs chinois de l’Université de technologie de Dalian ont développé une technique de découpe in situ révolutionnaire pour améliorer les performances des batteries Ni-Zn en résolvant le problème de la dissolution des électrodes Zn et en supprimant la formation de dendrites [34]. L’équipe a développé une nouvelle électrode hybride graphène-ZnO avec la technique de coupe in situ, qui peut couper le graphène directement en nanorubans courts. Les fortes interactions interatomiques ancrent les atomes de Zn sur les surfaces de graphène. Cette approche résout complètement les problèmes de dissolution d’électrode Zn, de formation de dendrite et de performances.Avec les recherches et les approches suivies par les entreprises, ces batteries présentent un immense potentiel pour des applications commerciales généralisées des véhicules électriques (VE) et du stockage d’énergie.

Sodium-ion

Les batteries au sodium-ion sont également des moyens viables de stockage d’énergie, principalement pour les applications de stockage électrique à grande échelle, pour les raisons suivantes : (1) faible coût du sodium, comparé à celui du lithium ; (2) une chimie et une cinétique d’intercalation similaires à celles du lithium ; (3) la capacité irréversible des anodes en carbone dans les batteries au sodium-ion est inférieure à celle dans les batteries au lithium-ion.La batterie sodium-ion (NIB) est analogue à la batterie lithium-ion mais utilisant des ions sodium (Na+) comme porteurs de charge. Son principe de fonctionnement et sa construction cellulaire sont identiques à ceux de la batterie lithium-ion, la seule différence étant que les composés de lithium sont échangés avec des composés de sodium. Il s’agit essentiellement d’une cathode à base d’un matériau contenant du sodium, d’une anode et un électrolyte liquide contenant des sels de sodium dissociés dans des solvants polaires protiques ou aprotiques. Pendant la charge, Na+ est extrait de la cathode et transféré dans l’anode pendant que les électrons voyagent à travers le circuit externe. Pendant la décharge, le processus inverse se produit lorsque le Na+ est extrait de l’anode et réinséré dans la cathode avec les électrons voyageant à travers le circuit externe faisant un travail utile. Idéalement, les matériaux d’anode et de cathode devraient pouvoir résister à des cycles répétés de stockage de sodium sans dégradation. La figure 8 donne le principe de fonctionnement des batteries sodium-ion.

Figure 8 : Principe de fonctionnement des batteries sodium-ion

Figure 8 : Principe de fonctionnement des batteries sodium-ion

À l’heure actuelle, quelques sociétés dans le monde développent des batteries commerciales au sodium-ion pour diverses applications. Les principales sociétés sont listées ci-dessous :

Faradion Limited : Fondée en 2011 au Royaume-Uni, elle a développé un large portefeuille de propriété intellectuelle (26 familles de brevets) couvrant une gamme de matériaux et de méthodologies pour la fabrication et la conception de systèmes pour les batteries au sodium-ion. Faradion a démontré des densités d’énergie comparables aux batteries Li-ion commerciales (140 – 150 Wh / kg au niveau de la cellule) avec de bonnes performances de débit jusqu’à 3 °C et une excellente durée de vie de 300 (profondeur de décharge de 100%) et à plus de 1000 cycles (80% de profondeur de décharge) [35].

Novasis Energies, Inc : Issue du groupe du professeur John B. Goodenough (pionnier de la batterie Na-ion) à Texas. Les batteries sodium-ion de Novasis peuvent fournir de 100 à 130 Wh/kg avec une bonne stabilité de cycle sur 500 cycles et une excellente capacité de débit jusqu’à 10°C [35].

HiNa Battery Technology Co., Ltd: Spin-off de l’Académie Chinoise des Sciences a été créée en 2017 à partir des recherches menées par le groupe du professeur Hu Yong-sheng à l’Institut de physique. Les batteries sodium-ion de HiNa sont basées sur des cathodes d’oxyde à base de Na-Fe-Mn-Cu et une anode de carbone à base d’anthracite et peuvent fournir une densité d’énergie de 120 Wh/kg. En 2019, il a été signalé que HiNa avait installé une banque d’alimentation de batteries au lithium-ion de 100 kWh dans l’est de la Chine [36].

Tiamat: Fondée en 2017 en France à la suite des travaux de recherche issue de la collaboration de deux grands centres de R&D Français (CNRS/CEA). La solution développée par Tiamat se concentre sur le développement de cellules pleines cylindriques (18650) à base de matériaux poly-anioniques. Avec une densité d’énergie comprise entre 100 Wh/kg et 120 Wh/kg pour ce format, la technologie cible les applications sur les marchés de la charge et de la décharge rapides. Plus de 4000 cycles ont été enregistrés en termes de durée de vie du cycle et les capacités de taux dépassent la rétention de 80% pour une charge de 6 min [37][38]. Avec une tension de fonctionnement nominale de 3,7 V, les cellules à ions Na sont bien placées sur le marché en développement de l’électricité. La start-up a démontré plusieurs prototypes opérationnels (vélos et scooters électriques). On peut souligner leur collaboration avec EasyLi (Société Châtelleraudaise) pour intégrer leurs batteries dans des trottinettes électriques. Grâce au financement de Finovam Gestion, de Picardie Investissement, du CNRS Innovation et de la Bpifrance, Tiamat compte lancer une production de petites séries pour 2020 avec une commercialisation prévue dans toute l’Europe [39].

Meilleures technologies de batteries pour les applications solaires         

          Bien qu’un grand nombre des batteries décrites ci-dessus soient au début de leur développement, elles pourraient offrir des alternatives à faible coût aux batteries lithium-ion pour les applications solaires avec une durée de vie plus longue et une large plage de températures. Les batteries Ni-Zn, Mg, Al-ion, Na-ion, graphite, protons et eau salée pourraient toutes jouer un rôle important. Celles-ci sont recyclables et font l’objet de nombreuses recherches sur la façon d’optimiser les chimies sans réactions secondaires indésirables. En tant que telles, elles offrent une grande promesse pour le stockage d’énergie renouvelable. La Figure 9 donne une comparaison de leur coût, performance et leur capacité stockage.

Figure 9 : Coût vs performances vs capacité de stockage

Figure 9 : Coût vs performances vs capacité de stockage

 

Références

[1] IRENA. (2017). Electricity Storage and Renewables: Costs and Markets to 2030. Abu Dhabi: International Renewable Energy Agency.

[2] World Energy Council. (2016). E-Storage: Shifting from cost to value Wind and Solar applications. London EC3V 3NH: World Energy Council

[3] A.T. Kearney. (2018). A.T. Kearney Energy Transition Institute – Insights – Energy Storage. Retrieved from http://www.energy-transition-institute.com: http://www.energy-transition-institute.com/Insights/ElectricityStorage.html

[4] Wilson, A. (2018, January 5). Expect strong growth this year for commercial energy storage. Retrieved from www.greenbiz.com: https://www.greenbiz.com/article/expect-strong-growth-year-commercial-energy-storage

[5] IEA. (2019, May 27). Energy Storage, Tracking Clean Energy Progress. Retrieved from https://www.iea.org: https://www.iea.org/tcep/energyintegration/energystorage

[6] Energie&Environnement by Sia Partners ; https://energie.sia-partners.com/20180125/des-technologies-de-stockage-de-plus-en-plus-rentables-pour-revolutionner-les-systemes

[7] http://www.res-nv.be/

[8] [1] https://philadelphia-solar.com/pages/page/9/en/al-badiya-is-a-specialized-power-learn-more

[9] Wald, Matthew L. Using Compressed Air To Store Up Electricity, The New York Times, 29 September

[10] Hyundai Electric to break the record for world’s largest battery ; http://www.climateaction.org/news/hyundai-electric-to-break-the-record-for-worlds-largest-battery

[11] UK Power Networks. Smarter Network Storage, UK Power Networks website. Retrieved 29 November 2013

[12] Japan to install world’s largest storage battery for renewable energy Archived 2014-06-16 at the Wayback Machine, Ecoseed.org website, April 19, 2013

[13] PG&E begins operation of 4 MW energy storage project, Energy Storage Journal, June 2013

[14] The Wind Energy Institute of Canada awards contract for supply of a Battery Energy Storage System… Archived 2015-10-09 at the Wayback Machine (media release), WEICan.ca website, May 2, 2013.

[15] Galbraith, Kate. Filling the Gaps in the Flow of Renewable Energy, The New York Times, October 2, 2013. Retrieved March 27, 2014.

[16] DOE Energy Storage Database, Sandia National Laboratories, United States Department of Energy. Retrieved March 17, 2013.

[17] Baring the secrets of Khi Solar One, CSPToday.com website.

[18] An ideal combination: high-power and high-energy Double battery for energy storage facility in Braderup Highly flexible management of wind power, press release May 27, 2014

[19] Tesla Powerpack to Enable Large Scale Sustainable Energy to South Australia ». Tesla. 6 July 2017

[20] https://www.actu-environnement.com/ae/news/energie-centrale-photovoltaique-corse-cre-34215.php4

[21] https://www.novethic.fr/actualite/energie/energies-renouvelables/isr-rse/total-lance-le-plus-grand-site-de-stockage-electrique-par-batterie-de-france-148322.html

[22] https://www.lechodusolaire.fr/la-cre-publie-sa-feuille-de-route-sur-le-stockage-de-lelectricite/

[23] [1] Shah, V.; Booream-Phelps, J.; Min, S. 2014 Outlook: Let the Second Gold Rush Begin; Technical Report; Deutsche

Bank: Frankfurt, Germany, 2014.

[24] Tesla Motors. Powerwall. 2015. Available online: https://www.teslamotors.com/powerwall?redirect=no (accessed on 21 December 2015).

[25] IEA. (2019, May 27). Energy Storage, Tracking Clean Energy Progress. Retrieved from https://www.iea.org: https://www.iea.org/tcep/energyintegration/energystorage

[26] https://www.smart-energy.com/industry-sectors/storage/lithium-ion-batteries-to-account-for-85-of-new-energy-storage-capacity/

[27] https://energie.sia-partners.com/20160901/les-batteries-reviennent-la-charge#_edn8

[28] https://www.cnbc.com/2019/12/30/battery-developments-in-the-last-decade-created-a-seismic-shift-that-will-play-out-in-the-next-10-years.html

[29] https://www.planete-energies.com/fr/medias/decryptages/la-batterie-lithium-ion-comment-ca-marche

[30]Wang et al, A binder-free high silicon content flexible anode for Li-ion batteries, Energy & Environmental Science, Issue 3, 2020,

[31] Walter M, Kravchyk KV, Böfer C, Widmer R, Kovalenko MV: Polypyrenes as High-​Performance Cathode Materials for Aluminum Batteries. Advanced Materials 2018, 1705644, doi: 10.1002/adma.201705644

[32] Pang et al Different positive electrode materials in organic and aqueous systems for Aluminium ion batteries, Journal of Materials Chemistry A , Issue 24, 2019

[33] Wang S, Kravchyk KV, Filippin AN, Müller U, Tiwari AN, Buecheler S, Bodnarchuk MI, Kovalenko MV: Aluminum Chloride‐Graphite Batteries with Flexible Current Collectors Prepared from Earth‐Abundant Elements. Advanced Science 2018, 1700712, doi:

[34 Zhang et al In-situ Cutting of Graphene into Short Nanoribbons with Applications to Ni-Zn Batteries, Scientific Reports volume 8, Article number: 5657 (2018)

[35] Bauer, Alexander; Song, Jie; Vail, Sean; Pan, Wei; Barker, Jerry; Lu, Yuhao (2018). « The Scale-up and Commercialization of Nonaqueous Na-Ion Battery Technologies ». Advanced Energy Materials. 8 (17): 1702869.

[36] Sodium-ion Battery Power Bank Operational in East China—Chinese Academy of Sciences ». english.cas.cn. Retrieved 2019-09-05.

[37] Sodium to boost batteries by 2020″. 2017 une année avec le CNRS. 2018-03-26. Retrieved 2019-09-05.

[38] Broux, T. et al.; (2018) “High Rate Performance for Carbon-Coated Na3V2(PO4)2F3 in Na-Ion Batteries”. Small Methods. 1800215. DOI: 10.1002/smtd.201800215

[39] Sophie Hogin, Les batteries sodium-ion passent le cap de l’industrialisation, Magazin Technique de l’ingénieur Publié le 8 novembre 2019 par Sophie Hoguin dans Énergie