Des solutions suisses pour stocker l’énergie de demain
Le défi mondial consiste, non seulement à produire davantage d’énergie à partir de sources renouvelables, mais aussi à être en mesure de la stocker. Avec ses centrales hydroélectriques dans les Alpes et ses projets innovants, la Suisse contribue à la recherche de solutions pour le stockage efficace et à long terme de l’électricité.
Environ 30% de l’électricité produite dans le monde provient du soleil, du vent, de l’eau et d’autres sources durables. En 2000, ce chiffre était de 20%. L’Agence internationale de l’énergie (AIE) prévoit que d’ici 2050, près de 90% de l’électricité sera produite à partir de sources renouvelables.
La Suisse en avance pour stocker l'énergie solaire
La Suisse produit déjà la majeure partie de l’électricité qu’elle consomme à partir d’énergies renouvelables (75%), principalement par le biais de centrales hydroélectriques. Ces dernières années, l’énergie photovoltaïque et, dans une moindre mesure, l’énergie éolienne, se sont développées.
Les panneaux solaires fleurissent un peu partout dans le pays, même dans les endroits les plus impensables. Certains entrepreneurs suisses veulent même produire de l’énergie solaire sur les autoroutes.
Cependant, l’électricité produite par l’énergie solaire et éolienne est irrégulière et varie en fonction des saisons. La production peut dépasser la demande, surtout en été. L’un des principaux défis de la transition énergétique est de développer des systèmes capables de stocker l’énergie excédentaire et de la restituer lorsqu’elle est nécessaire.
Quelles solutions ?
Les centrales de pompage-turbinage constituent la solution la plus efficace et la plus économique. Elles permettent de pomper l’eau en altitude en cas d’excès d’énergie, et de restituer l’électricité produite en cas de pénurie.
En Suisse, il existe une centaine de réservoirs pour la production hydroélectrique, et une quinzaine d’entre eux disposent d’un système de pompage. Par rapport à d’autres pays alpins, tels que l’Autriche, l’Allemagne et l’Italie, les centrales suisses disposent généralement de bassins de rétention d’eau plus grands et sont donc en mesure de fonctionner sur de plus longues périodes, note l’Association des entreprises électriques suisses.
Une nouvelle centrale de pompage-turbinage, l’une des plus puissantes d’Europe, vient d’être mise en service dans le canton du Valais, dans le sud de la Suisse. Elle permettra de compenser les fluctuations de l’énergie solaire et éolienne sur le continent.
La Suisse pour stocker l’énergie pour l’Europe
Avec la lente fonte des glaciers alpins, la Suisse aura l’occasion de construire de nouveaux barrages et lacs artificiels dans les montagnes. Cela augmentera la capacité de stockage de l’énergie dans les Alpes, renforçant ainsi le rôle de la Suisse en tant que « batterie électrique » de l’Europe.
La start-up suisse Energy Vault suit le même principe que le pompage et les turbines. Mais au lieu de l’eau, elle utilise des blocs de béton. Lorsqu’il y a un surplus d’électricité verte, ces « briques » sont hissées les unes sur les autres pour former une tour de 120 mètres. Elles sont ensuite « lâchées » par gravité pour produire de l’électricité. Le prototype construit dans le canton du Tessin, décrit ci-dessous, a déjà suscité l’intérêt à l’étranger.
L’électricité excédentaire peut également être convertie en sources d’énergie liquide ou gazeuse. Les technologies dites « power-to-X » permettent d’utiliser l’électricité d’une centrale solaire ou d’un parc éolien pour produire de l’hydrogène puis du méthane, par exemple. Ces deux éléments peuvent être stockés pendant une longue période et utilisés comme carburants.
Et l’hydrogène vert ?
La Suisse veut ouvrir la voie à une mobilité sans émissions en remplaçant les combustibles fossiles par de l’hydrogène vert. La première flotte mondiale de camions commerciaux fonctionnant à l’hydrogène a été mise en service en 2020.
À l’avenir, des systèmes efficaces et rentables seront également nécessaires pour traiter de petites quantités d’énergie rapidement et avec le moins d’impact possible sur l’environnement. La Suisse participe à l’initiative de recherche européenne Battery 2030, qui vise à améliorer la longévité et la densité énergétique des batteries lithium-ion conventionnelles de manière à utiliser moins de métaux rares pour stocker l’énergie solaire.
Les systèmes stationnaires capables de stocker des énergies renouvelables sont également appelés à se développer massivement au cours des prochaines décennies. Les batteries lithium-ion et lithium-oxyde de nickel-manganèse-cobalt (NMC) sont déjà utilisées pour le stockage de l’énergie solaire et éolienne produite dans les foyers. Les scientifiques explorent actuellement des alternatives utilisant le zinc, le vanadium ou le sodium, par exemple, qui s’avèrent bien adaptées au stockage stationnaire. Mais elles doivent être développées pour répondre à la demande croissante et devenir compétitives en termes de coûts.
L’Empa est l’un des douze partenaires du projet européen de batterie SOLSTICE avec les entreprises suisses FZSONICK et Quantis. Leur objectif est de développer des batteries sodium-zinc à sels fondus fonctionnant à haute température et pouvant être utilisées pour stocker l’énergie solaire produite.
Corsin Battaglia, expert au Laboratoire fédéral pour la science et la technologie des matériaux (EMPA), explique le rôle de la Suisse : « Qu’il s’agisse des matériaux, de l’intégration des cellules et des packs, de l’électronique, des systèmes de gestion des batteries, du recyclage et de la mobilité ou du stockage stationnaire, de nombreuses entreprises suisses sont actives dans le domaine des batteries, voire des leaders mondiaux. »