Ferme de batteries : pourquoi fleurit ce système ? Que propose-t-il ?
En quoi une ferme de batteries est-elle utile ?
Une ferme de batteries, bien qu'encore à ses balbutiements, est un moyen de pallier l'intermittence de la production énergétique. Comment ça se passe ? La plus grande problématique des énergies vertes, éolienne comme solaire, est de stocker le surplus de production. En effet, les deux énergies se produisent par intermittence, en fonction des intempéries par exemple, ou bien de la saisonnalité. De fait, grâce aux fermes de batteries, un système de stockage pourrait être mis en place afin de contenir environ 6 % de la production électrique mondiale. Les capacités sur les installations existantes s'élèvent à environ dix gigawatts, soit l'équivalent de dix réacteurs nucléaires. Le but ? Arriver à 1 000 gigawatts d'ici à 2040.
La solution la plus mature aujourd'hui est la batterie lithium-ion. Elle s'est implantée dans les nouveaux domaines clés du stockage de l'électricité, comme les véhicules électriques par exemple. Même si la technologie est relativement récente, elle propose des avantages dont une haute densité d'énergie, une faible autodécharge, de la robustesse, le tout sans avoir besoin de grande maintenance. A ce jour, quels seraient les avantages des fermes de batteries ?
Une ferme de batteries pour lisser les périodes de forte demande
L'utilisation d'éoliennes quand il n'y a pas de vent ou de panneaux photovoltaïques quand la nuit tombe est une problématique complexe. Les renouvelables ont en effet cette production intermittente. Cependant, l'essor du renouvelable est indispensable pour réduire les émissions de gaz à effet de serre. Cela pourrait permettre d'atteindre ainsi les objectifs de la transition énergétique. De fait, la production actuelle peut être trop forte quand la demande est faible, mais aussi trop faible alors que la demande est forte.
Le stockage de l'électricité produite permet de lisser ces périodes de creux ou bien de pics. La plupart des énergéticiens qui ont pointé du doigt cette possibilité ont choisi cette technologie de lithium-ion pour la fabrication d'une ferme de batteries. Cela a été le choix par exemple de Tesla, qui a relevé le défi avec la construction d'une ferme de batteries en 100 jours. Le stockage cependant ne peut se faire que sur quelques heures. Toutefois, avec une capacité de stockage de quatre heures, une ferme solaire qui produirait pendant huit heures verrait sa production effective sur douze heures.
De plus, les batteries lithium-ion ont une double vie. Le nombre de cycles de charge et décharge à forte puissance est en effet limité. Néanmoins, elle reste utilisable à plus faible niveau, et ce pour des centaines de cycles supplémentaires.
Une part importante des énergies renouvelables
En effet, l'écart de prix entre les périodes de pics de demande et celles où la production est excédentaire augmente. Le créneau du stockage devient de plus en plus rentable. Même si dans l'idéal, il faudrait stocker l'énergie en batteries pendant quatre à six heures, un stockage de deux à trois heures peut augmenter la part des renouvelables dans la production, c'est ce que confirme une étude de Bank of America. Elle précise que la production via les énergies renouvelables pourrait être de l'ordre des 60 % d'ici 2050.
Selon cette même étude, le stockage peut prendre plusieurs formes. La plus grande part de ce dernier sera effectuée par les compagnies d'électricité grâce à une ferme de batteries installée à proximité de champs d'éoliennes ou de panneaux solaires. Elle pourra de même être réalisée par les particuliers. En complément des énergéticiens, les foyers pourront en effet décharger l'électricité chargée dans la batterie de leur véhicule quand celui-ci ne fonctionne pas. C'est ce que propose déjà le système de charge bidirectionnelle de Wallbox, par exemple.
Construction d'une ferme de batteries en plein champ de Bourgogne
Un site de stockage a été bâti en plein champ au nord de la Côte d'or. Avec un total de 5685 batteries dispatchées en dix conteneurs. Le réseau de transport de l'électricité (RTE) affirme qu'il s'agit "du premier site en France à accueillir cette implantation de batteries grande échelle". Il y voit par ailleurs la possibilité de reporter la construction de quelques lignes électriques haute tension. Ce site bien spécifique a été choisi pour sa proximité avec des parcs éoliens. En effet, la région est grande productrice d'énergie éolienne, à hauteur de 8.3 % de sa consommation régionale. Selon RTE, l'ensemble des batteries présentent pourra stocker jusqu'à 24 mégawattheures, soit l'équivalent de la production de cinq éoliennes.
Avec ses 5685 batteries (270 tonnes au total) installées dans 10 conteneurs, "il s’agit du premier site en France à accueillir cette implantation de batterie grande échelle", explique le gestionnaire du réseau de transport d'électricité qui y voit aussi le moyen de reporter la construction de certaines lignes électriques haute tension.
Cette construction entre dans le grand projet "Ringo". Ce dernier a pour but de "tester le stockage des surplus ponctuels de production des énergies renouvelables et leur déstockage à un autre moment". Ce site devrait donc être rejoint par deux autres installations. Une en Haute-Vienne, et l'autre dans les Hautes-Alpes. Il n'y a pas besoin de maintenance sur les sites, car tout sera commandé à distance, "une première mondiale" selon RTE. Pour ce faire, le réseau a mis au point le dispositif NAZA (nouveaux automates de zones adaptatifs). Ce dernier s'appuiera sur les données en temps réel pour déclencher automatiquement le stockage et le déstockage des batteries.
A terme, les trois sites nommés précédemment s'échangeront des flux d'énergie, de manière totalement autonome.
Un sujet grave pour les énergies fossiles
En effet, les producteurs d'énergie fossile grincent des dents. Les principaux acteurs du marché de l'énergie fossile n'ont pas su répondre à la question du climat, alors qu'elle se fait de plus en plus urgente. Il faut dire que l'énergie fossile connaît un retard, et pour cause : entre les pénuries énergétiques et les nouvelles technologies, elle fait preuve d'un manque d'adaptation et d'une lenteur trop grande. C'est à travers le pari fou lancé en 2016 de bâtir une ferme de batteries en 100 jours que Tesla montre en Australie que le futur appartient aux énergies renouvelables.
Par manque de recul, la valeur du stockage de l'énergie par batteries est difficile à estimer, mais le coût de la batterie lithium-ion a baissé de 85 % entre 2010 et 2018 suite à des progrès techniques croissants.
Est-ce sans danger ? Certains scientifiques s'inquiètent
Un premier "danger" : les températures supérieures à 40° font réduire la durée de vie des batteries de façon assez drastique. Mais il y a plus grave, et plus dangereux que le dysfonctionnement. Dans un premier temps, il y a l'impossibilité de recyclage de la batterie actuellement. De plus, le lithium est une matière polluante et toxique. Une fois arrivées en fin de vie, ces batteries doivent être traitées de manière spécifique pour éviter tout aspect dangereux de ces matériaux.
Une autre question se pose. Deux physiciens britanniques ont publié un rapport accablant en juin dernier. Edmund Fordham, de Energetics Research and Consulting et Wade Allison de l'université d'Oxford expliquent dans leur rapport que l'accumulation de batteries lithium-ion peut représenter un véritable désastre. Ils comparent un éventuel accident à l'explosion du port de Beyrouth au Liban en août 2020.
Des inquiétudes somme toute légitimes dans le sens où, on le sait, les batteries lithium-ion ont un risque de surchauffe et peuvent prendre feu.
Un type d’incendie spécial
L'inquiétude des chercheurs vient donc s'appuyer sur ces risques. Il faut savoir que ce type d'incendie est particulier. En cas d'accident, ce feu n'a pas besoin d'oxygène pour brûler. Les fermes en question renfermant des milliers de ces batteries, un effet domino n'est pas impossible. Ce type d'incendie peut atteindre les 600°, assez de chaleur pour faire fondre de l'aluminium. Des techniques spéciales d'extinction doivent alors avoir lieu, à l'heure où les pompiers ont du mal à maîtriser un incendie de véhicules électrique.
Pour ces physiciens, le recours à une ferme de batteries n'est pas assez encadré actuellement alors que celle-ci stocke de l'énergie électrochimique. Le discours alarmiste explique que des villages ou villes de proximité pourraient être rasés en cas d'explosion.
En revanche, une chose importante est à prendre en compte. Cette technologie, relativement rentable, permet à ses fabricants d'investir dans la recherche et en repousser les limites.
