Alors que de plus en plus de particuliers choisissent l’autoconsommation, l’enjeu du stockage de l’énergie questionne les scientifiques. Les batteries physiques sont coûteuses, spacieuses et gourmandes en matières premières rares, comme le lithium. Les citoyens sont refroidis par les contraintes techniques et durées de vie, souvent trop courtes, des accumulateurs. Existe-t-il une solution idéale de stockage de l’énergie solaire ? Pas tout à fait, mais le stockage virtuel pourrait bien être sur la bonne voie ! Découvrez cette drôle de batterie écologique et faites un pas de plus vers l’autoconsommation solaire.

Qu’est-ce que le stockage virtuel ?

Le stockage virtuel est une sorte de batterie imaginaire. En journée, le système comptabilise le surplus d’énergie d’une installation solaire : ce qui a été produit, mais pas consommé. En soirée ou par temps nuageux, si l’électricité solaire vient à manquer, la batterie virtuelle se décharge pour alimenter le logement en énergie. En réalité, c’est l’électricité du réseau qui est acheminée.

Comment fonctionne cette batterie écologique… et imaginaire ?

À l’échelle du particulier : stockage de l’énergie solaire

• Lorsque vos panneaux solaires génèrent plus d’énergie que vous n’en consommez, votre batterie virtuelle se charge. En réalité, elle compte le surplus d’électricité et le stocke numériquement sous forme d’une simple valeur. L’énergie produite en trop est injectée sur le réseau.
• Lorsque la production d’énergie solaire ne suffit plus, vous pouvez naturellement utiliser de l’électricité. La batterie se décharge virtuellement à mesure de votre consommation. Vous ne payez pas les coûts de production, simplement les frais d’acheminement et les taxes.
• Lorsque votre stockage d’électricité est épuisé, vous commencez à recevoir l’énergie du réseau.

À l’échelle du quartier : autoconsommation collective

Vous l’avez compris : l’énergie n’est pas réellement stockée. Pour que ce système fonctionne, il faut donc trouver des postes de consommation complémentaires.

C’est-à-dire trouver des personnes qui ont besoin de votre électricité en surplus lorsque vous la produisez, et qui ont de l’énergie en trop lorsque vous en avez besoin.

Il se trouve que les entreprises et les particuliers consomment à des moments différents. Eh oui ! Lorsque vous êtes au bureau, vous n’êtes plus à la maison, et vice versa.

• La consommation d’électricité d’un immeuble de bureaux coïncide avec la production solaire : elle est importante en journée, et moindre (voire inexistante) la nuit.
• La demande énergétique des entreprises baisse fortement les week-ends, vacances et jours fériés… alors qu’elle augmente chez les particuliers.
• Les logements citoyens ont surtout besoin d’électricité le matin et le soir, en dehors des heures de travail.

Sans système de stockage, l’énergie produite en vacances pour les entreprises ou en journée chez les particuliers est perdue. Alors qu’elle pourrait être mise en commun !

C’est le principe de l’autoconsommation collective. En réunissant des bâtiments aux profils de consommation énergétique complémentaires, on minimise la perte d’énergie solaire et le besoin de stockage.

Revenons au stockage virtuel : lorsque, en journée, vos panneaux solaires produisent plus que vos besoins, votre électricité en surplus peut profiter aux entreprises. Elle est donc injectée sur les réseaux et consommée directement par ceux qui en ont besoin. En contrepartie, votre batterie virtuelle se charge.

Pour résumer :

• l’autoconsommation collective permet de partager l’électricité dont on n’a pas besoin avec des voisins demandeurs ;
• le stockage virtuel garde en mémoire l’électricité que vous avez injectée sur le réseau, pour vous la rendre plus tard.

La batterie digitale n’existe pas vraiment, l’énergie n’est pas stockée : elle est simplement utilisée immédiatement, par ceux qui en ont besoin.

Quels sont les enjeux du stockage de l’énergie solaire ?

Vous vous demandez peut-être pourquoi faire toute une histoire du stockage de l’énergie. Après tout, vous n’avez peut-être pas de batterie chez vous, et tout fonctionne très bien !

Pourtant, dès que l’on souhaite utiliser les énergies solaire ou éolienne, la question du stockage se pose.

Stockage des énergies renouvelables : un indispensable

La plupart des énergies renouvelables, dont le solaire et l’éolien, sont dites intermittentes. C’est-à-dire qu’elles ne sont disponibles qu’à certains moments, indépendamment de notre volonté. D’autres énergies sont disponibles à la demande.

• L’énergie solaire est produite en journée, grâce au soleil.
• L’énergie éolienne est produite par temps venteux.
• L’énergie nucléaire est produite en continu, car il est long et complexe d’éteindre une centrale.
• Les énergies issues de combustibles (charbon, fuel, gaz ou bois) sont utilisées comme appoint. On peut les arrêter et démarrer à notre guise, selon les besoins.

La batterie écologique se fait toujours attendre

Les systèmes de stockage sont là pour compenser le caractère intermittent des énergies renouvelables. En effet, ces solutions accumulent l’énergie en surplus lorsqu’elle est disponible, pour la redistribuer à la demande lorsque le soleil ou le vent manquent. Malheureusement, la solution parfaite de batterie écologique n’existe pas encore.

Comment stocke-t-on l’énergie ?

Les solutions de conservation de l’électricité

Stocker l’énergie consiste à l’accumuler, pour permettre son utilisation ultérieure.

On entend souvent que le développement des énergies renouvelables est impossible, car on ne sait pas stocker l’électricité. Ce n’est pas tout à fait vrai. En réalité, on stocke l’énergie, mais pas de manière optimale.

• L’énergie thermique se garde sans trop de difficulté : une bonne isolation conserve la chaleur plusieurs jours.
• L’électricité, en revanche, s’accumule difficilement. Pour faciliter son stockage, on la transforme généralement sous une forme d’énergie plus durable : mécanique, thermique ou chimique (source : ADEME). La plupart des solutions de conservation causent des pertes importantes d’électricité — en particulier les batteries.

STEP : le stockage de l’électricité à grande échelle

Les Stations de transfert d’énergie par pompage (STEP) utilisent l’énergie potentielle (due à la gravité) pour stocker l’électricité. Pour simplifier :

• le surplus d’énergie est utilisé pour acheminer une masse d’eau en haut d’un barrage ;
• l’eau reste en hauteur aussi longtemps que le stockage est nécessaire ;
• en cas de besoin d’électricité, on ouvre le barrage pour produire de l’énergie hydraulique.

Cette solution est utilisée en France, car elle complète bien l’énergie nucléaire. En effet, on ne peut pas éteindre les centrales la nuit. Le surplus d’électricité produit est donc stocké dans les STEP.

Batteries : le stockage le plus répandu en autoconsommation

Les batteries sont le moyen de stockage de l’électricité le plus répandu. Des appareils numériques aux groupes électrogènes, ces systèmes de conservation d’énergie sont partout. Les accumulateurs ont un fonctionnement électrochimique réversible.

Mais comment fonctionnent les batteries physiques ?

• Rappelons avant tout que l’électricité est un déplacement d’électrons.
• Une batterie est composée de deux électrodes : la cathode et l’anode. L’une cède facilement des électrons, captés par l’autre.
• Lorsque la batterie se charge, les électrons se déplacent en sens non spontané. Une différence de potentiel se crée entre les électrodes.
• Lorsque la batterie se décharge, les électrons passent spontanément d’une électrode à l’autre pour équilibrer leurs potentiels.

C’est comme si l’on posait deux verres l’un à côté de l’autre. Le chargement consiste à remplir un verre plus que l’autre. Le déchargement de la batterie consiste à relier les deux verres : les niveaux d’eau vont s’équilibrer, par circulation du fluide.

Les limites des batteries physiques

La batterie lithium-ion est la plus utilisée. Elle propose un compromis de performance idéal, par rapport à d’autres technologies d’accumulateurs. Cependant, elle a de nombreux inconvénients.

• La batterie physique est lourde et gourmande en espace. La technologie lithium-ion a une densité énergétique entre 160 et 200 Wh par kilogramme… contre 10 000 Wh/kg pour les carburants liquides !
• Les réserves de lithium s’épuisent rapidement, ce qui empêche la démocratisation des batteries lithium-ion.
• La batterie électrique coûte cher : les plus accessibles valent 500 €/kWh.
• Pour optimiser la durée de vie d’un accumulateur, il est préférable de maintenir un taux de charge entre 20 et 80 % des capacités. En d’autres termes, 40 % du potentiel de stockage d’une batterie est inutilisable au quotidien.
• Un autre inconvénient majeur de la batterie électrochimique est sa faible durée de vie (quelques milliers de cycles en moyenne). Opter pour cette solution, c’est devoir réinvestir régulièrement dans un nouvel accumulateur !

De nombreuses recherches sont en cours pour optimiser le stockage de l’énergie. De l’hydrogène aux volants d’inertie, les nouvelles technologies sont encore immatures et trop coûteuses. D’ici la découverte d’une batterie écologique, le stockage virtuel s’avère être un compromis idéal en autoconsommation.

Pourquoi le stockage virtuel de l’électricité est-il mieux que les batteries physiques ?

L’accumulation du surplus d’énergie en autoconsommation

Pour évoluer vers l’autonomie énergétique (et écologique !), un système de stockage d’énergie s’avère indispensable.

Prenons l’exemple d’un logement avec des panneaux solaires sur le toit. L’électricité est produite en abondance pendant la journée, vous pouvez donc consommer librement par temps ensoleillé. Lorsque la nuit ou le mauvais temps arrive, il vous faut trouver une solution.

• Utiliser l’énergie du réseau électrique.
• Consommer l’électricité stockée sur place.

Sans stockage de l’énergie solaire, une toiture photovoltaïque peut atteindre un taux d’autonomie de 20 à 50 %. Cela demande par ailleurs de raisonner ses consommations et déclencher un maximum d’appareils en journée plutôt que le soir (chauffe-eau, lave-vaisselle et lave-linge par exemple).

Une solution de stockage virtuelle permet donc davantage d’économies sur la facture d’énergie, sans subir les inconvénients des batteries physiques (pertes d’électricité, maintenance, coûts, etc.).

Les avantages du stockage virtuel en autoconsommation

Pour un particulier en autoconsommation, on distingue 5 principaux avantages du stockage virtuel.

• Contrairement à une batterie physique, l’accumulateur virtuel ne nécessite pas d’investissement financier.
• Il n’y a pas réellement de matériel à installer, donc pas de contraintes techniques (espace, entretien, remplacement, etc.) et pas d’intervention d’un professionnel.
• L’électricité est virtuellement stockée sans aucune limite de temps. Une batterie physique, au contraire, a tendance à se décharger spontanément. Elle provoque donc des pertes d’électricité sur une longue période de conservation.
• Il n’y a pas de limite de stockage de l’énergie solaire. C’est un gros avantage par rapport aux batteries physiques qui, souvent, ne peuvent pas conserver l’ensemble du surplus estival. En effet, le dimensionnement de l’équipement est un compromis entre capacités de stockage et contraintes techniques (prix, volume et poids de l’accumulateur). Pas de compromis en stockage digital, car pas de limites techniques ! L’autonomie est donc potentiellement plus importante avec la batterie virtuelle : aucun surplus n’est perdu ou vendu à EDF.
• Tout comme une batterie classique, stocker son surplus énergétique permet d’atteindre une plus grande autonomie, donc d’acheter moins d’électricité à son fournisseur… Et donc de diminuer les factures.

Les avantages écologiques du stockage de l’énergie solaire avec une batterie virtuelle

Que se passerait-il si tous les particuliers décidaient d’autoconsommer leur électricité solaire et d’acheter des batteries ? C’est bien simple : les réserves de lithium seraient épuisées en un claquement de doigts.

La décentralisation de la production d’énergie comporte des désavantages écologiques, dus à la redondance d’équipements (de stockage et de génération d’électricité).

Or, une étude de l’ADEME confirme qu’il vaut mieux quelques stockages énergétiques de masse que des batteries individuelles chez chaque particulier. L’Agence affirme qu’en 2030, seules les STEP seraient rentables. Ces stations d’accumulation de l’énergie seraient un compromis idéal entre coûts d’investissement, capacité de stockage et disponibilité de l’énergie.

Quel est le rapport avec le stockage virtuel ? C’est justement la nature imaginaire de cette solution de conservation de l’énergie. Puisque le surplus d’électricité est envoyé sur le réseau, il est soit utilisé immédiatement, soit stocké dans les STEP françaises. Ainsi, on évite l’installation de milliers de batteries individuelles, au profit d’une sorte de batterie écologique et virtuelle. On fait donc des économies d’échelles sur le stockage — tant au niveau financier qu’au niveau des matières premières.

Stockage virtuel et autoconsommation : comment optimiser ses économies financières ?

Les limites de l’accumulation virtuelle d’électricité

Malheureusement, les avantages des batteries digitales sont nuancés par quelques inconvénients.

• L’électricité stockée n’est pas gratuite. Puisqu’elle passe par le réseau, il vous sera demandé de payer les taxes et frais d’acheminement, mais pas le coût de production.
• Comme pour une batterie classique, vous ne pourrez pas bénéficier de la prime à l’autoconsommation. En effet, ce soutien financier impose de vendre le surplus d’électricité à EDF. Heureusement, vous pouvez bénéficier des aides de l’ANAH pour financer votre projet solaire.
• Contrairement à des logements en totale autonomie, vous pouvez subir les coupures de courant généralisées.
• Vous devrez probablement changer de fournisseur d’électricité puisque peu d’acteurs proposent le stockage virtuel en France. Rassurez-vous : c’est un peu de paperasse, mais c’est à faire une seule fois !

Modifier ses habitudes de consommation pour optimiser les économies financières

Nous l’avons vu : utiliser l’électricité virtuellement stockée n’est pas gratuit. Il vous faut payer les frais d’acheminement et taxes, ce qui compte en moyenne pour 30 % du prix de l’énergie.

Pour maximiser vos économies, il vous faudra donc vous arranger pour stocker (et déstocker) le moins possible d’énergie.

Comment ? En utilisant directement l’énergie produite par les panneaux solaires, lorsque c’est possible.

• Pour cela, programmez un maximum d’appareils électriques pour qu’ils se déclenchent en journée : machine à laver, lave-linge, chauffe-eau, etc.
• Si vous en avez l’occasion, cuisinez pendant la journée pour éviter de faire un pic de consommation le soir.
• Tâchez également de bien isoler votre logement. Ainsi, en chauffant pendant la journée et en limitant les pertes nocturnes, vous n’aurez pas à allumer les radiateurs en dehors des heures de production solaire.
• Si vous avez un véhicule électrique, c’est également en pleine journée qu’il faut le recharger.

Vous l’avez compris : le mieux est de décaler sa consommation d’électricité en dehors des pics (soir et matin) et lorsque les panneaux solaires produisent (en journée, donc).

Vous êtes maintenant incollable sur le stockage virtuel en autoconsommation ! Une batterie écologique permettant le stockage de l’énergie solaire : vous pourriez vous en servir pour frimer à Noël… Mais aussi, pourquoi pas, décider d’installer des panneaux photovoltaïques sur votre toit et produire votre propre électricité ? Remplissez ce questionnaire pour bénéficier d’un audit énergétique gratuit de votre logement.