Qu’est-ce que le stockage d’énergie nouvelle exactement ? Comment le développer ?
Lorsque la consommation d'énergie est faible, utilisez l'énergie électrique pour comprimer l'air dans la caverne de sel ;
Lorsque la consommation d'énergie atteint son maximum, l'air est libéré pour actionner la turbine à air et produire de l'électricité.
À Jintan, dans le Jiangsu, un projet de stockage d'énergie par air comprimé dans une caverne de sel a permis de transformer cette dernière, profonde de mille mètres, en une immense centrale électrique souterraine. Un cycle de stockage peut emmagasiner 300 000 kWh d'électricité, soit l'équivalent de la consommation journalière de 60 000 habitants.
Ce système de stockage d'énergie par air comprimé fait partie d'une nouvelle génération de systèmes de stockage d'énergie. Récemment, mon pays a publié le « 14e plan quinquennal de mise en œuvre du développement des nouveaux systèmes de stockage d'énergie », qui prévoit que d'ici 2025, ces systèmes passeront de la phase initiale de commercialisation à la phase de développement à grande échelle et atteindront les conditions requises pour une application commerciale à grande échelle.
Qu’est-ce que le stockage d’énergie nouvelle exactement ? Comment va-t-il se développer pendant la période du « 14e plan quinquennal » ?
D'une manière générale, le terme « nouveau stockage d'énergie » désigne les nouvelles technologies de stockage d'énergie autres que le stockage par pompage, notamment les nouvelles batteries lithium-ion, les batteries à flux, les volants d'inertie, l'air comprimé, le stockage d'énergie à l'hydrogène (ammoniac), le stockage d'énergie thermique (froide), etc.
Bien entendu, le stockage par pompage traditionnel n'est pas une technologie dépassée. Il demeure à l'heure actuelle la technologie de stockage d'énergie la plus aboutie et la plus économique. Son modèle économique est bien établi et il se prête parfaitement au développement et à la construction à grande échelle.
Il faut savoir que l'énergie éolienne et photovoltaïque dépendent des conditions météorologiques, et que leur production est instable et intermittente, notamment par fortes chaleurs et absence de vent, ou par grand froid et faible luminosité. Avec leur déploiement à grande échelle à l'avenir, conjugué à la transition des centrales à charbon et au ralentissement des nouvelles installations, en cas d'absence de vent, de lumière, ou de conditions météorologiques extrêmes (froid et gel), la production d'énergie éolienne et photovoltaïque sera fortement réduite. Qui assurera alors l'approvisionnement en électricité ?
Le rôle du stockage d'énergie peut être comparé à celui d'une « batterie externe » : les systèmes se chargent lorsque la production d'énergie éolienne et photovoltaïque est importante ou lorsque la consommation est faible, et se déchargent lorsque la production éolienne est faible ou que la consommation atteint un pic. Ils permettent non seulement de lisser la production instable d'énergie photovoltaïque et éolienne et d'accroître la part des énergies renouvelables, mais aussi de compléter les centrales thermiques, nucléaires et autres sources d'énergie conventionnelles en fournissant des services auxiliaires tels que la régulation des pics de consommation et la régulation de fréquence, améliorant ainsi la flexibilité du réseau électrique.
Le cycle de construction des nouvelles installations de stockage d'énergie est court, le choix du site est simple et flexible, leur capacité d'adaptation est importante et leur adéquation au développement et à la consommation des énergies nouvelles est optimale. Ces avantages sont de plus en plus mis en évidence. Il est impératif d'accélérer le déploiement à grande échelle des technologies de stockage d'énergie avancées.
Par exemple, la période de construction : la période de construction d'une centrale de stockage d'énergie par pompage est généralement de 6 à 8 ans, la période de construction d'un projet de stockage d'énergie électrochimique dans le cadre du nouveau stockage d'énergie est de 3 à 6 mois et la période de construction d'un nouveau projet de stockage d'énergie par air comprimé est généralement de 1,5 à 2 ans.
Un autre exemple concerne le choix du site et les scénarios d'application : le choix du site des centrales de stockage par pompage nécessite souvent un terrain présentant un fort dénivelé, mais grâce à ses importantes capacités et à la grande taille de chaque station, il convient aux applications à grande échelle et au niveau du système côté réseau ; le volume des nouvelles stations de stockage d'énergie peut être important ou réduit, elles présentent une forte adaptabilité environnementale et peuvent être déployées de manière flexible dans divers scénarios d'application tels que la production d'électricité, le réseau électrique et l'utilisation directe, et peuvent servir de complément au stockage par pompage.
En termes de capacité d'adaptation, la vitesse de réponse du nouveau système de stockage d'énergie électrochimique est rapide, pouvant répondre en quelques millisecondes à quelques secondes.
Actuellement, le secteur du stockage des énergies nouvelles en Chine a franchi l'étape de la recherche et du développement jusqu'aux premières phases de commercialisation et a réalisé des progrès considérables. Les batteries lithium-ion, le stockage d'énergie par air comprimé et d'autres technologies ont atteint un niveau de pointe mondial.
CATL
Par exemple, en ce qui concerne la technologie de stockage électrochimique de l'énergie, au cours des cinq dernières années, la densité énergétique des batteries au lithium représentée par CATL a plus que doublé, la durée de vie des cycles a été multipliée par 2 ou 3 et le coût d'application a diminué de plus de 60 %.
Auparavant, le stockage d'énergie nouvelle était principalement utilisé comme composant auxiliaire des centrales thermiques pour la régulation de fréquence. Désormais, grâce à la clarification de son rôle sur le marché et à la mise en place future de politiques tarifaires de l'électricité, le stockage d'énergie nouvelle pourra participer de manière autonome à la gestion du réseau, au règlement des transactions, etc., ce qui favorisera son développement et son intégration au marché.
Cependant, un phénomène mérite d'être souligné : plus de 80 % des nouveaux projets de stockage d'énergie actuellement en construction utilisent des batteries lithium-ion, ce qui représente la plus grande part. En 2021, parmi les nouveaux projets de stockage d'énergie mis en service en Chine, les dix principaux fournisseurs de technologies de stockage d'énergie, en termes de capacité installée, sont : Ningde Times, China National Energy Storage, EVE Power, Penghui Energy, Narada Power, Haiji Xin Energy, Lishen, Envision Power, China Innovation Aviation et Zhongtian Technology. Toujours en 2021, parmi les nouveaux projets de stockage d'énergie mis en service en Chine, les dix principaux fournisseurs de systèmes de stockage d'énergie (PCS), en termes de capacité installée, sont : Shangneng Electric, Kehua Shuneng, Soying Electric, NARI Jibao, Sunshine Power, Shenghong shares, Huazi Technology, Zhiguang Energy Storage, Inovance Technology et XJ.
D'autres types de systèmes, comme les batteries à flux, les batteries au plomb, le stockage de chaleur et le stockage de froid, représentent une part relativement faible. Les performances globales du stockage d'énergie par batteries au lithium sont bonnes, mais les questions de sécurité et de valorisation des ressources restent à résoudre ; les batteries à flux liquide sont sûres et faciles à recycler et à régénérer, mais leur coût est relativement élevé.
Nouvelle solution de stockage d'énergie : batterie à flux redox tout vanadium
Contrairement au lithium, la Chine est un grand pays riche en ressources de vanadium, ses réserves se classent au premier rang mondial, et le pouvoir de fixation des prix est également entre nos mains, ce qui nous permet d'être plus proactifs.
La batterie à flux de vanadium est un type de batterie à flux qui exploite la variation d'état d'oxydation des ions vanadium pour stocker et libérer de l'énergie électrique. Elle fonctionne à température et pression ambiantes. Son électrolyte est une solution aqueuse. La réaction repose uniquement sur la variation d'état d'oxydation des ions vanadium. L'électrolyte est recyclable. Plus sûres que les batteries lithium-ion, les batteries à flux redox de vanadium présentent une durée de vie élevée, supérieure à 15 000 cycles, pouvant atteindre 20 ans.
Selon les informations disponibles, State Grid, State Power Investment Corporation, National Energy Group, Huadian Group, Datang Group, Shanghai Electric, etc., sont impliqués dans des projets de batteries à flux redox au vanadium. Les premiers systèmes de batteries à flux redox au vanadium mis en service en Chine sont l'ancien projet de stockage d'énergie éolienne de Guodian Longyuan Woniushi et le projet national de démonstration de centrale électrique de Dalian pour l'écrêtement des pointes de consommation grâce au stockage d'énergie par batterie à flux liquide. Ces deux projets utilisent la technologie des batteries à flux développée par l'Institut de physique chimique de Dalian, rattaché à l'Académie chinoise des sciences. Le rapport de mi-parcours 2021 de Shanghai Electric indique que la centrale de stockage d'énergie par batterie à flux redox au vanadium de 1 MW/1 MWh, développée et fabriquée par Shanghai Electric, a passé avec succès l'inspection de réception au sein du parc industriel éolien du district de Haojiang, à Shantou (province du Guangdong).
Selon les informations disponibles, les leaders en amont, en aval et au sein de la chaîne de valeur de l'industrie des batteries redox à flux de vanadium, représentés par Vanadium Titanium Co., Ltd., un leader des produits à base de vanadium avec une valeur marchande de plus de 47 milliards de yuans, et Dalian Rongke Energy Storage, travaillent de concert avec Panzhihua, la capitale du vanadium et du titane, pour créer une « capitale chinoise de l'énergie vanadium ».
En octobre 2022, Vanadium Titanium Co., Ltd. et Dalian Rongke ont signé un accord de coentreprise prévoyant un investissement conjoint de 31,61 millions de yuans pour la création de Sichuan Vanadium Energy Storage Technology Co., Ltd., dont Vanadium Titanium Co., Ltd. détenait 51 % du capital social et Dalian Rongke 49 %.
Quoi qu'il en soit, le stockage de cette nouvelle énergie est devenu irrésistible.
Dans le même temps, le stockage de nouvelles énergies constitue également un soutien important pour atteindre l'objectif de neutralité carbone au pic des émissions de dioxyde de carbone, et représente également un canal important pour participer à la compétition internationale.
À l'heure actuelle, un système d'innovation technologique en matière de stockage d'énergie verte, centré sur les entreprises, orienté vers le marché et combinant production, éducation, recherche et application, est en train de se mettre en place.
De nouvelles solutions de stockage d'énergie sont envisageables pour l'avenir.
Date de publication : 23 septembre 2023