Stockage : hydraulique vs batteries

Bonjour,

Je suis en train de lire le rapport du battery day de Tesla. Page 4, quelques chiffres sont annoncés : 1M de VE livrés, 26Mds de miles roulés en électrique, 5GWh de batteries stationnaires installés, 17 TWh de solaire installé.
Comme j’aime bien comprendre ce que des chiffres représentent, j’ai essayé de mettre ces 2 derniers chiffres en perspective (avec les chiffres français, c’est ceux que je connais le mieux).

17TWh c’est facile : comparé à 537TWh produits en 2019, ça fait à peu près 3% de l’élec française. Aux US ça représente bien sûr beaucoup moins, mais ça reste important (sans être hyper significatif point de vue système global).

5GWh de stockage c’est plus dur… Toujours en partant de la même base, j’en déduis qu’on consomme 61GW de moyenne en France, ça fait donc un peu moins de 5 minutes de conso totale française. Pas grand chose… du coup je me suis demandé ce que ça représentait par rapport à notre stockage hydraulique.
J’ai pris le barrage de Grand’maison (plus grosse STEP française) : apparemment le volume de stockage est de 137 millions de mètres cube, et on en turbine (remonte) 700 millions par an, qui produisent 1420GWh. En faisant une petite règle de 3 (merci JMJ), je trouve donc que la capacité stockage théorique de Grand’Maison serait de 137/700*1420 = 277 GWh (comparable à une capacité de stockage batterie). Grand’Maison aurait donc la capacité théorique de couvrir toute la conso française pendant 4h30 (théorique car la puissance maximale ne permet pas de vider le barrage si vite).
En tout cas 277GWh pour 1 barrage vs 5GWh pour toutes les batteries stationnaires de Tesla : hydrau 1 - batteries 0…

Histoire de bien creuser le sujet, j’ai refait un petit calcul à partir de mes cours de physique de collège : l’énergie potentielle étant mgh, pour 1m^3 « tombant » de 918 mètres (hauteur entre retenue supérieure - 1686m - et inférieure - 768m - à Grand’Maison), on a donc l’énergie suivante pour 1m^3 : 1000kg * 10m/s² * 918m = 9180000 J = 2550Wh = 2,55kWh d’énergie potentielle.
Si on multiplie les 700 millions de m^3 turbinés annuellement par ces 2,55kWh, on trouve donc une énergie théorique de 1785 GWh… ça correspond bien aux 1720GWh utilisés pour turbiner l’eau, et aux 1420 GWh produits, avec un rendement de quasi 80%… je suis d’ailleurs surpris qu’il n’y ait pas plus de déperdition que ça (1785 GWh d’énergie potentielle théorique, 1720GWh électriques suffisant à remonter l’eau, 1420GWh électriques récupérés quand on turbine). Les moteurs ont un rendement de quasi 100% à la remontée et 80% à la redescente…?

1 J'aime

Le rendement d’une électropompe peut en effet être très élevé (95% en conditions idéales). Attention à Grand’ Maison toute l’eau n’est pas pompée, il y a un approvisionnement naturel, il y a également de l’évaporation. Le calcul se complexifie tout de suite :slight_smile:

je ne pense que l’on puisse parler de même quantité de stockage entre STEP et batteries , peut être batteries Na S où batteries à flux ?

Aïe Aïe !
attention !
Il ne faut pas confondre installé et produit.
un réacteur nucléaire de 1GW installé, fonctionnant 75 % du temps produira:
365241*75% = 6570 GWh ou 6,57 TWh.
Le barrage de Grand Maison comme celui de Montézic sont des barrages construits pour servir de stockage avec des turbines pompes qui peuvent remonter l’eau afin de s’en resservir au besoin. Ils ont des capacités de production énormes (plus d’un GW de puissance) sur de courts laps de temps et permettent de passer les pics d’appel de courant.
Quand vous comparez les 5 GW de batteries installées et les 17 TW (ce chiffre m’étonne en installé) de solaire il faut faire attention. La batterie peut servir à stocker, déstocker sur de longues périodes. Le solaire est apprécié à une petite vingtaine de pour cent du temps. plus ou moins suivant l’endroit du globe et puis c’est fatal, si ça produit ça doit s’évacuer; ce qui n’est pas le cas d’une batterie. Donc ce n’est pas comparable; ce ne sont pas les mêmes services.
Il faut toujours faire attention aux chiffres, et particulièrement à ceux annoncés par des constructeurs de produits qui sont destinés à être mis sur le marché. Les batteries de Tesla ne serviront que si les utilisateurs des voitures sont au lit et pas sur la route; de plus il n’est pas certain que le quidam soit prêt à mettre à disposition quelque chose dont il peut avoir l’utilité immédiatement. Le projet de service des batteries de voiture électrique est un sujet dont les prémices n’ont pas encore débuté; ils ne sont mis en avant que par les précurseurs d’ENR qui se rendent compte que l’intermittence est un problème et qui ne veulent surtout pas prendre à leurs frais la solution.
La batterie, comme la STEP sont des possibilités qui resteront ce qu’elles sont, des outils rendant service mais qui ne seront jamais la norme. À défaut, nous aurons des soucis d’approvisionnement.
D’autre part, la batterie à grande échelle reste sujette à des matériaux dont les réserves sont en train de se tarir et qui commencent à poser question sérieuse à leurs promoteurs.
Passez du temps sur jancovici.com !

Les 5GWh de stockage stationnaires installés par Tesla sont dédiés au stockage stationnaire, et non pas du smart grid avec les véhicules qui servent de stockage.
A côté de ça Tesla a vendu plus d’un million de voitures, avec peut être 60 kWh de batteries par voiture.

Le Li-ion devrait pas mal augmenter pour le stockage stationnaire, même si effectivement il est en compétition avec beaucoup d’autres technologies et il est compliqué d’imaginer que l’industrie arrive à suivre les volumes dans un futur proche (la techno est portée par l’automobile, puis le stationnaire).

Pas sûr de comprendre en quoi c’est contradictoire avec ce qui a été écrit au-dessus…?
Attention c’est 17TWh, pas TW bien sûr

en Allemagne , 50% des installations en auto consommation domestique sont équipées de stockage , ce qui permet de minimiser le pic de 18h - 20h .
Les batteries Ni Fe sont indiquées pour cette utilisation : nombre de cycles importants, cellule de 1200Ah 48v ce qui permet des décharges à 250A, nickel et fer métaux courant , électrolyte alcalin …

Ca m’étonnerait qu’ils utilisent du Ni-Fe qui a plein d’inconvénients et est quasiment plus produit. Des chiffres à partager sur les quantités de Ni-Fe déployées chez nos voisins ?

Je n’ai pas la répartition des 50% d’ installation de stockage qui utilise la technologie Ni Fe , mais aux USA et Chine la production de ces batteries est active et avec beaucoup de satisfaction . Il en est de même pour les utilisateurs en France

Effectivement je n’arrive pas à trouver des données non plus, la technologie n’est même pas mentionnée dans les quelques rapports que j’ai lu…

je pense qu’il est nécessaire de faire un inventaire des moyens de stockage destinés aux EnR , exemple l’utilisation des batteries à flux est rarement évoquée https://kemiwatt.com/products/
autre exemple , comparaison batteries Li Ion et Na Ion pour véhicule ?
STEP, air comprimée , …

Un article assez intéressant sur le stockage d’électricité qui présente les avantages/inconvénients des 3 principales technologie (STEP, batteries Lithium, batteries Redox) et évoque rapidement les autres technologies (H2, air comprimé, volant d’inertie) :

En gros, il faut retenir qu’il n’y aura pas une unique technologie dans le futur mais l’association de STEP, batteries Lithium et batteries Redox selon les lieux et les besoins devrait permettre un bon compromis.

Concernant le Li-ion, il faudra aussi suivre les problèmes de sûretés qui peuvent mettre en pause toute la filière:

Cela s’était passé en Corée (je pense en 2017) et avait poussé le gouvernement a arrêter tous les projets en construction.

Un article publié hier qui montre que les choses avancent bien côté safety :

The technology eliminates the root cause of thermal runaway, in which the electrolyte in the cell ignites, potentially causing a fire, according to a statement from SVOLT.
Soteria has published several videos on the technology itself. The consortium relies on an innovative paper-based separator material, which alone is supposed to withstand temperatures of up to 300 degrees and, supplemented by aramid fibres, up to 550 degrees. The material burns but does not melt, so it continues to fulfil its task of separating the anode and the cathode, they say. The anode and cathode themselves are covered with metallised plastic films (the anode uses aluminium, the cathode copper as a metallic additive). According to Soteria BIG, when exposed to excessive heat, the thin metallised plastic film melts in the area where it is affected and acts as a fuse in the area where the defect occurred. As a result, the battery continues to function even after damage.

Intéressant, mais certainement déployé pour l’automobile du fait du prix. A voir s’ils arrivent à être compétitif pour le stationnaire.

Une autre solution de stockage intéressante qui pourrait être un complément aux solutions déjà évoquées : le stockage par air comprimé ou advanced compressed air energy storage (A-CAES).

La vidéo de Hydrostor explique assez clairement comment ça marche :

Quelques infos sur leur projet en Californie :
Deux sites avec chacun une puissance de 500 MW et un stockage de 4 GWh.
Grâce à la récupération de chaleur lors de la compréhension, l’entreprise vise un rendement de 60% (contre 40-52% sur les installations existantes sans récupération de chaleur).
Durée de vie annoncée : 50ans
Prix : devrait être compétitif avec du stockage via batteries ou une centrale à gaz d’appoint.
1er unité prévu en fonctionnement pour 2026