vignette|Réseau électrique simplifié avec stockage d'énergie. vignette|Flux d'énergie simplifié du réseau avec et sans stockage d'énergie, idéalisé pour le cours d'une journée Le stockage d'énergie de réseau (également appelé stockage d'énergie à grande échelle) est un ensemble de méthodes utilisées pour le stockage d'énergie à grande échelle au sein d'un réseau électrique. L'énergie électrique est stockée pendant les périodes où l'électricité est abondante et peu coûteuse (en particulier à partir de sources d'énergie intermittentes telles que l'électricité renouvelable provenant de l'énergie éolienne, de l'énergie marémotrice et de l'énergie solaire) ou lorsque la demande est faible. L'énergie stockée est réinjectée dans le réseau lorsque la demande est élevée, et lorsque les prix de l'électricité ont tendance à être plus élevés.

En 2020, la plus importante forme de stockage d'énergie de réseau est l'hydroélectricité de barrage, avec à la fois la production hydroélectrique conventionnelle et l'hydroélectricité par pompage-turbinage...

Les développements des batteries électriques ont permis l'apparition de projets commercialement viables de stockage d'énergie pendant les pics de production et de restitution pendant les pics de demande, et aussi de mise à disposition pour les cas de chutes production inattendus, le temps de mettre en réseau des ressources à réponse plus lente.

L'utilisation de centrales électriques d'appoint (peaking power plants) pour combler les carences d'approvisionnement et la réponse à la demande pour déplacer la charge à d'autres moments demeurent deux alternatives au stockage de réseau.

Avantages Tout réseau électrique doit faire correspondre la production d'électricité à la consommation, qui varie considérablement dans le temps. Toute combinaison de stockage d'énergie et de réponse à la demande présente les avantages suivants : les centrales électriques à combustible (c'est-à-dire le charbon, le pétrole, le gaz, le nucléaire) peuvent être exploitées plus efficacement et plus facilement à des niveaux de production constants l'électricité produite par des sources intermittentes peut être stockée et utilisée plus tard, alors qu'elle devrait autrement être transportée pour être vendue ailleurs, ou arrêtée la capacité de production de pointe ou de transmission peut être réduite par le potentiel total de tout le stockage plus les charges reportables (voir gestion de la demande), ce qui permet d'économiser les dépenses de cette capacité la tarification est plus lisse. Le coût du stockage ou de la gestion de la demande est inclus dans la tarification, de sorte qu'il y a moins de variations dans les tarifs d'électricité facturés aux clients, ou moins de perte pour le service public si les tarifs sont maintenus stables par la loi. Ceci grâce à la vente au prix fort aux heures de pointe lors du pic de la demande par de l'électricité de gros importée. la préparation aux situations d'urgence - les besoins vitaux peuvent être comblés de manière fiable même en l'absence de transmission ou de génération tandis que les besoins non-essentiels peuvent être reportés

L'énergie provenant de sources solaires, marémotrices et éoliennes est variable par nature . Ainsi, les énergies renouvelables en l'absence de stockage présentent des défis particuliers pour les services publics d'électricité. Bien que le raccordement de nombreuses sources éoliennes distinctes puisse réduire la variabilité globale, l'énergie solaire, quant à elle, n'est pas disponible la nuit et l'énergie marémotrice change avec la lune, de sorte que les étales se produisent jusqu'à quatre fois par jour.

Un service public donné peut être affecté de façons très variables. Pendant un pic de consommation en été, une plus grande quantité d'énergie solaire peut généralement être injectée directement en rapport avec la demande. En hiver, dans une moindre mesure, le vent est en partie corrélé à la demande de chauffage et peut être utilisé pour répondre à cette demande. En fonction de ces facteurs, au-delà d'environ 20 à 40 % de la production totale, les sources intermittentes connectées au réseau telles que l'énergie solaire et l'énergie éolienne ont tendance à nécessiter des investissements dans les interconnexions au réseau, le stockage de l'énergie du réseau ou la gestion de la demande.

Dans un réseau électrique sans stockage d'énergie, la production s'appuie sur l'énergie stockée dans les combustibles (charbon, biomasse, gaz naturel, nucléaire). Celle-ci doit être harmonisée aux hausses et aux baisses de la production à partir de sources intermittentes (voir le suivi de charge). Alors que l'activité des centrales hydroélectriques et des centrales au gaz naturel peut être rapidement augmentée ou réduite pour suivre les variations du vent, les centrales au charbon et nucléaires mettent un temps considérable à répondre à la charge. Les services publics avec moins de production de gaz naturel ou d'hydroélectricité dépendent donc davantage de la gestion de la demande, des interconnexions au réseau ou du stockage par pompage qui peut être coûteux.

Le cabinet de conseil français Yole Développement estime que le marché du « stockage stationnaire » pourrait représenter une opportunité de de dollars d'ici 2023, contre moins d'un en 2015..

Gestion de la demande et stockage en réseau vignette|Idée des unités et de l'échelle pour la production et la consommation d'énergie électrique Du côté de la demande, on peut également stocker l'électricité du réseau par la charge d'une batterie. Un véhicule électrique, par exemple stocke de l'énergie pour lui-même et des radiateurs à accumulation, un stockage de chauffage urbain ou un stockage de glace constituent un stockage thermique pour les bâtiments.. À l'heure actuelle, celui-ci ne sert qu'à décaler la consommation vers les heures creuses de la journée, aucune électricité n'est restituée au réseau.

Le besoin de stockage sur le réseau pour fournir une puissance de pointe est réduit par la tarification en fonction de la durée d'utilisation, l'un des avantages des compteurs intelligents. Au niveau des ménages, les consommateurs peuvent choisir des heures à tarif moins coûteux pour laver et sécher les vêtements, utiliser le lave-vaisselle, prendre des douches et cuisiner. De plus, les utilisateurs commerciaux et industriels profiteront des économies de coûts en reportant certains processus aux heures creuses.

Les impacts régionaux du fonctionnement imprévisible de l'énergie éolienne ont créé un nouveau besoin de réponse interactive à la demande, où le service public communique avec l'usager. Historiquement, cela n'a été fait qu'en coopération avec de grands consommateurs industriels, mais peut maintenant être étendu à des réseaux entiers.. Quelques projets à grande échelle en Europe, par exemple, permettent de modifier la consommation de congélateurs alimentaires industriels en s'adaptant aux variations de l'énergie éolienne, provoquant de petites variations de température. Si elles étaient communiquées à l'échelle du réseau, de petites modifications des températures de chauffage/refroidissement modifieraient instantanément la consommation sur l'ensemble du réseau.

Un rapport publié en par le ministère de l'Énergie des États-Unis décrit en outre les avantages potentiels des techniques secondaires de stockage d'énergie et de la demande au réseau électrique :

.. Le rapport a été rédigé par un groupe central de développeurs représentant l', ARPA-E, , Sandia National Laboratories et Pacific Northwest National Laboratory ; qui sont tous engagés dans le développement du stockage d'énergie du réseau.

Stockage d'énergie pour les applications de réseau Les actifs de stockage d'énergie sont un atout précieux pour le réseau électrique.. Ils peuvent octroyer des avantages et des services tels que la gestion de la charge, la qualité de l'alimentation et l'alimentation sans interruption pour assurer l'efficacité et la sécurité de l'approvisionnement. Cela devient de plus en plus important au regard de la transition énergétique et de la nécessité d'un système énergétique plus efficace et durable.

De nombreuses techniques de stockage d'énergie (hydroélectricité à accumulation par pompage, batterie électrique batterie à flux, stockage à volant d'inertie, supercondensateur, etc.) conviennent aux applications à l'échelle du réseau, mais leurs caractéristiques diffèrent. Par exemple, un pompage-turbinage hydraulique est bien adapté aux applications de gestion à la demande en raison de ses grandes capacités et de ses capacités de puissance. Cependant, les emplacements appropriés sont peu nombreux et leur utilité s'estompe lorsqu'il s'agit de résoudre des problèmes localisés de qualité de l'alimentation. D'autre part, les volants d'inertie et les condensateurs sont les plus efficaces pour maintenir la qualité de l'alimentation, mais manquent de capacités de stockage pour des applications plus importantes. Ces contraintes sont des limitations systémiques à gérer au sein d'un réseau de stockage.

Plusieurs études ont porté un intérêt sur la pertinence ou la sélection du stockage d'énergie optimal pour des applications données. Les études disponibles sur le sujet comprennent les informations disponibles sur l'optimisation et comparent les utilisations du stockage en fonction des projets existants en cours... D'autres études vont plus loin dans l'évaluation des solutions de stockage d'énergie entre elles et classent leur aptitude en fonction d'une analyse de décision à critères multiples... Un article a proposé un schéma d'évaluation par l'étude et la modélisation du stockage en tant que circuits équivalents... Une approche d'indexation, encore embryonnaire, a également été suggérée dans d'autres études.. Afin d'augmenter le potentiel économique des systèmes de stockage d'énergie connectés au réseau, il est intéressant d'envisager une offre avec plusieurs services pour une ou plusieurs applications d'un système de stockage d'énergie. Ce faisant, plusieurs sources de revenus peuvent être obtenues par un seul stockage et ainsi augmenter également le degré d'utilisation.. Pour citer deux exemples, une combinaison de réponse en fréquence et de services de réserve est examinée. tandis que l'écrêtage des pics de charge et le lissage de puissance sont pris en compte..

Formes

Air

Air comprimé La méthode de stockage d'air comprimé en réseau consiste principalement à utiliser de l'électricité hors pic de demande ou produite de manière renouvelable pour comprimer l'air, qui est généralement stocké dans une ancienne mine ou dans un autre type de caractéristique géologique. Lorsque la demande d'électricité est élevée, l'énergie est restituée en chauffant l'air comprimé avec une petite quantité de gaz naturel, qui passe ensuite dans des turbodétendeurs pour produire de l'électricité.

Le stockage d'air comprimé est généralement efficace entre 60 et 90 %..

Air liquide Comprimer et refroidir l'air, en le transformant en air liquide est une autre méthode de stockage d'électricité., qui peut être stockée et détendue en cas de besoin, en faisant tourner une turbine, générant de l'électricité, avec une efficacité de stockage allant jusqu'à 70 %..

Une usine commerciale de stockage d'énergie par l'air liquide est en construction dans le nord de l'Angleterre.... avec une exploitation commerciale prévue en 2022.. La capacité de stockage d'énergie de de la centrale représente près du double de la capacité de la plus grande batterie lithium-ion existante au monde, la Hornsdale Power Reserve en Australie-Méridionale..

Batteries vignette|Une installation d'éclairage à courant continu de 900 watts en 1917, utilisant 16 cellules de batterie au plomb séparées (32 volts).. vignette|Courbe des coûts des batteries lithium-ion : le prix des batteries a baissé de 99 % depuis 1991.