3. Les « énergies vertes » : intermittence, stockage, et innovation de rupture.
L'intégration des énergies éolienne et solaire dans le système général de fourniture en électricité suppose impérativement de prévoir la disponibilité d'une source de secours pendant l'arrêt du vent ou la disparition du soleil derrière les nuages ou l'horizon.
Le phénomène dit « de foisonnement » des énergies renouvelables, qui permet de lisser leur production globale par un effet de moyenne, à la faveur d'un décalage des productions aléatoires entre zones géographiques distantes, n'assure qu'une compensation très partielle; en tout état de cause, c'est un mécanisme qui joue lui-même de manière aléatoire, donc ne renforce pas réellement la fiabilité d'approvisionnement.
Un dispositif de stockage d'énergie se caractérise par trois paramètres fondamentaux au regard d'une utilisation en lissage de la production électrique : sa puissance, sa capacité, sa période. Sa puissance doit être calée sur la puissance du flux électrique dont il prend le relais; sa capacité renvoie à la possibilité de stocker assez d'énergie pour remplir cette fonction de relais sur une durée assez longue ; la période mesure la longueur du cycle entre le moment du stockage et celui du déstockage.
a. Le stockage d'énergie par retenue d'eau
Les stations de pompage (STEP) sont capables de délivrer des puissances de plusieurs gigawatts grâce à de l'eau retenue dans des réservoirs, déversée au moment voulu sur des turbines.
Il est nécessaire de mettre en place une filière industrielle en mesure de répondre à la demande internationale considérable qui se dessine avec l'expansion des énergies renouvelables.
b. Le stockage d'énergie dans des hydrocarbures de synthèse
Le stockage d'énergie par conversion du gaz carbonique pour fabriquer du carburant de synthèse a également été évoqué par le rapport de mars 2009 sur la stratégie nationale de recherche en énergie.
C'est une piste technologique à défricher, mais qui présente le double avantage d'apporter une solution à l'intermittence des énergies renouvelables et de créer un nouveau cycle du carbone ayant pour effet de fixer un temps les gaz à effet de serre, tout comme le cycle naturel basé sur la photosynthèse.
c. L'apport complémentaire des « réseaux intelligents »
Une autre solution pour compenser des fluctuations dans la fourniture d'électricité est l'appel au réseau électrique, à condition que celui-ci soit en mesure de réagir avec des temps de réponse courts pour mettre en relation les offres excédentaires disponibles avec les demandes. C'est précisément la démarche de développement des « réseaux intelligents » (« smart grids »).
Les expérimentations actuelles permettront d'évaluer jusqu'à quel point la capacité de réaction des « réseaux intelligents » absorbera l'intermittence des sources décentralisées d'énergies renouvelables.
Mais si la souplesse accrue des réseaux se traduira sans doute par un gain d'optimisation des ressources de compensation de l'intermittence, elle ne permettra pas d'en faire l'économie.
De fait, les futurs « réseaux intelligents » ne se substitueront pas aux dispositifs de stockage massif d'énergie, mais serviront plutôt à les intégrer de manière optimisée au fonctionnement du réseau électrique. Les deux outils sont par nature complémentaires, également indispensables tous les deux pour permettre le développement des énergies renouvelables.
La disponibilité industrielle des dispositifs de stockage d'énergie, à des coûts permettant un déploiement à grande échelle, avant le milieu du siècle, suppose d'engager dès à présent un effort de recherche et développement soutenu.
A cet égard, il est essentiel que l'Alliance pour la recherche en énergie (ANCRE), qui coordonne depuis 2009 les moyens des organismes de recherche dans le domaine de l'énergie, fasse mieux ressortir l'effort qu'elle a déjà engagé pour explorer, expérimenter puis développer toutes les solutions technologiques adaptées pour un stockage d'énergie de masse. Cet effort doit conduire à créer des collaborations de recherche avec les partenaires européens les plus avancés dans ce domaine, particulièrement avec nos voisins allemands qui s'y sont engagés avec l'atout historique de leur chimie lourde.