Le stockage de l'électricité par batteries, indispensable à l'essor des énergies et transports sans gaz à effet de serre, connait une croissance mondiale inédite.
Principes de fonctionnement
Une batterie est un assemblage d’accumulateurs réversibles. Comme une pile, ces derniers sont constitués de deux électrodes, l’une oxydante (par exemple plomb), l’autre réductrice (oxyde de plomb) trempant dans un électrolyte (acide sulfurique et eau). Leur différentiel électrochimique peut ainsi être déchargé sous forme d’un courant continu dans un circuit extérieur. En fin de décharge, l’anode et la cathode sont délitées. Une partie de leurs atomes a été arrachée par le courant mais reste présente dans l’électrolyte sous forme ionisée(1). En injectant dans l’accumulateur un courant de charge inverse, on provoque dans ce cas le retour du plomb et de l’oxyde de plomb sur leurs électrodes respectives, par réintégration des ions de plomb présents dans l’électrolyte.
Dans les batteries d’accumulateurs, le nombre de recharges possibles atteint couramment plusieurs centaines, notamment pour les batteries au plomb qui équipent la quasi-totalité des véhicules (500 à 1 200 recharges). Les batteries lithium-ion occupent pour leur part une place prédominante sur le marché de l'électronique portable en particulier des téléphones mobiles(2).
Une hausse de 130% en 2023
Le déploiement de batteries couplées à des champs éoliens ou solaires, à des toitures photovoltaïques ou encore à des mini-réseaux, a crû de 130% l'an dernier par rapport à 2022, ajoutant 42 gigawatts aux systèmes électriques dans le monde.
Dans les transports, le déploiement des batteries a crû de 40% (près de 14 millions de véhicules électriques neufs vendus en 2023, contre 3 millions en 2020), selon ce rapport de l'AIE consacré aux batteries.
Consulter le Batteries and Secure Energy Transitions (AIE, avril 2024, 159 pages)
"Les secteurs de l'électricité et des transports sont deux piliers destinés à faire baisser les émissions de CO2 suffisamment rapidement pour garder la possibilité d'un réchauffement mondial limité à 1,5°C" par rapport à l'ère préindustrielle, rappelle le directeur de l'AIE Fatih Birol, et "les batteries en seront la fondation".
En moins de 15 ans, leur coût a baissé de plus de 90%, souligne l'agence.
"La combinaison solaire photovoltaïque-batteries est aujourd'hui compétitive face aux nouvelles centrales à charbon indiennes et dans quelques années, elle sera moins chère que les centrales électriques à charbon en Chine et à gaz aux États-Unis", souligne M. Birol.
Pour autant, la capacité de stockage devra au niveau mondial être multipliée par près de six d'ici 2030 si le monde veut tenir ses engagements climatiques, renouvelés à la COP28 fin 2023 avec un engagement à tripler d'ici 2030 le déploiement des énergies renouvelables.
Les batteries représentent 90% de l'effort (le reste du stockage étant pour l'essentiel assuré par les stations d'énergie par pompage turbinage des barrages hydroélectriques.
Baisse des coûts et diversification de l'approvisionnement
Le besoin est de 1 500 GW de stockage par batteries d'ici 2030, selon l'AIE. Ce stockage permet de déployer au mieux des énergies éoliennes et solaires par nature intermittentes, en conservant le surplus d'électricité produite pour le réinjecter au moment approprié, dans les pics de consommation, le soir ou quand il n'y a pas de vent.
Mais les coûts devront encore baisser, souligne l'AIE, qui appelle aussi à une diversification des chaînes d'approvisionnement, depuis les métaux jusqu'aux usines de fabrication.
La plupart des batteries sont aujourd'hui produites en Chine, mais 40% des projets annoncés se trouvent dans des économies avancées, États-Unis ou Europe. Si tous ces projets voyaient le jour, ils couvriraient quasiment les besoins de ces pays, ajoute le rapport.
