Comment stocker l'électricité

L’électricité est une énergie difficile à stocker. Pour prendre une image, on peut faire un parallèle entre le courant électrique et les flux d’eau. Sans récipient étanche, l’eau s’écoule, elle ne reste pas statique. C’est la même chose pour l’électricité. Les courants électriques, composés d'électrons, sont en mouvement en permanence. 

Or, si on a réussi à créer des réservoirs étanches pour stocker l’eau, il est plus compliqué de conserver l’énergie électrique. Toutefois, il existe quand même des possibilités de le faire. 

A l’heure actuelle, on distingue plusieurs manières de stocker de l’électricité : 

• Le stockage électrochimique ; 
• Le stockage chimique ; 
• Le stockage mécanique ; 
• Le stockage électrostatique. 

Comme vous le verrez, on ne stocke pas l’électricité sous forme de courant. Elle doit être transformée en un énergie stable pour être stockée puis reconvertie en électricité pour être utilisée.

Le stockage électrochimique est la manière la plus classique d’emmagasiner l’électricité au quotidien. Il s’agit d’enfermer l’électricité dans des batteries, la technologie la plus répandue étant le lithium-ion. Il existe d'autres types de batteries rechargeables, tels que les batteries au plomb-acide et les batteries au nickel-cadmium. Mais, elles sont généralement moins performantes que les batteries lithium-ion.

Ces batteries présentent le même fonctionnement que des piles réversibles. Deux électrodes sont plongées dans une solution ionique (ou électrolyte). De ce fait, deux réactions complémentaires se déroulent. À une des électrodes, qu’on nomme l’anode, se produit une oxydation qui libère des électrons dans l’électrode. À l’autre électrode, qu’on nomme la cathode, se produit une réduction qui crée une lacune électronique sur la cathode. En reliant via un circuit la cathode demandeuse d’électrons et l’anode en surplus d’électrons, on crée un courant électrique.

L’avantage de ces batteries c’est de permettre une conservation de l’énergie sur une durée relativement longue. Neuves, ces batteries ont un rendement proche de 100%. C’est pour cette raison qu’on les retrouve dans les téléphones, les voitures électriques ou dans certains systèmes d’autoconsommation solaire avec batterie.

Une autre manière de stocker l’électricité, c’est d’avoir recours à des piles à combustibles, qui utilisent de l’hydrogène. Le principe de fonctionnement reprend celui de la batterie. L’anode reçoit de l’hydrogène et la cathode de l’oxygène. Cela entraîne une réaction chimique qui va produire un courant.

Ce type de pile à un rendement compris entre 30% et 70%. En revanche, elles ont une capacité de stockage plus élevée que le lithium-ion. Elles sont suffisamment compressible pour l’alimentation d’une voiture. 

A l’heure actuelle, ces technologies sont encore peu développées en raison de la complexité du stockage de l’hydrogène inflammable et explosif et de ses coûts importants.

Le stockage mécanique consiste à transformer l’énergie électrique en énergie mécanique puis à la retransformer en courant électrique. Plusieurs méthodes existent. 

Le pompage turbinage

Cette méthode consiste à convertir l’électricité en pompant de l’eau pour la mettre dans un bassin en altitude. Un barrage hydroélectrique permet à un moment choisi de faire s’écouler une partie de cette eau au travers d’une turbine et retrouver notre énergie électrique.

Ainsi, la capacité de stockage dépend de la taille du bassin et peut être, de ce fait, importante. 

Toutefois, elle présente plusieurs inconvénients majeurs : 

• La nécessité d'un très grand espace car ce dispositif rend cette énergie peu compressible. 
• Le besoin d’avoir une géographie vallonnée pour des différences d’altitude intéressantes. 
• Le coût de développement d’une centrale de pompage turbinage reste très élevé. 

Le volant d’inertie 

Un volant d’inertie consiste à faire tourner une roue massive et à transformer l’électricité en énergie cinétique. En temps voulu on peut reconvertir cette inertie en électricité. 

Malheureusement, maintenir une roue en mouvement est difficile et ne permet de bénéficier que d’une durée de stockage faible.

Moins connu, le stockage électrostatique de l’électricité se développe via les condensateurs. 

Les condensateurs sont composés de deux plaques conductrices séparées par un matériau fin très isolant qu’on appelle un diélectrique. Lorsqu’on le charge, on crée un surplus sur l’une des plaques et des lacunes sur les autres. La proximité des plaques crée un champ magnétique qui retient les électrons en place. Il suffit de les relier à nouveau pour créer un courant. 

Ces technologies ont l’avantage d’avoir un temps de recharge rapide. Malheureusement leur temps de décharge l’est tout autant. De plus, la capacité est très limitée. Heureusement, la recherche a mis au point des supercondensateurs qui tendent à avoir une capacité équivalente à celles des batteries.