Le stockage de l’électricité, où en sommes-nous ?

1. Etat des lieux stockage - enjeux globaux

Avec le développement de la capacité de production d'électricité à partir d'énergie solaire et éolienne, dont la disponibilité est intermittente, le stockage d’électricité est devenu nécessaire.
Il permet de garantir une stabilité du système électrique, répondant aux pointes journalières et absorbant les pics de production.
Les zones de stockage, utilisées comme points de production sur le réseau, permettent une meilleure flexibilité.
Nous allons voir en quoi le stockage électrochimique, à travers les batteries, est une réponse à ce contexte.

2. Aspect technologique 

Aujourd’hui, le plomb est le matériau le plus utilisé pour la fabrication des batteries. Présent dans plus de 70% des batteries industrielles, il a comme désavantage sa robustesse. L’industrie peine à prévoir la maintenance de ces batteries dû au comportement imprévisible du plomb. 

L’objectif technologique autour des batteries est d’augmenter la quantité d’énergie contenue sans augmenter leur poids. Deux autres critères sont essentiels : le taux d’humidité et la stabilité face aux températures extrêmes qui garantissent leur sécurité.  

Une des innovations réside dans le développement des batteries “solid state” qui présentent l’avantage de ne pas utiliser d’électrolyte liquide, et donc inflammable. Elles sont amenées à arriver sur le marché industriel d’ici 5 à 10 ans.

3. Analyse marché du stockage

Les batteries, tout comme les piles, sont principalement construites à partir de métaux dont l’extraction nécessite des processus émettant de grandes quantité de C02.
La filière utilise, entre autres, du lithium, du vanadium, du cobalt ou du nickel et du scandium.
A titre d’exemple, il faut extraire 8,5 t de roche pour extraire 1 kg de vanadium.

Le marché des matériaux rares soulève des problématiques essentielles en termes de RSE dans les pays extracteurs. 
C’est le cas en RD Congo, leader mondial de la production de cobalt, matériau essentiel dans l’élaboration des batteries électriques. 
Pour répondre à la demande, les mines emploient des jeunes enfants “au prix de leur sang”, entraînant de graves problèmes pulmonaires et dermatites. Leur nombre est estimé à 40.000 selon un rapport de l’Unicef en 2012.

Alors que la demande en cobalt devrait doubler d’ici 2030, le gouvernement congolais a lancé L’Entreprise générale du cobalt (EGC) en mars 2021. Elle a pour but d' encadrer l’achat et la commercialisation du cobalt produit artisanalement en RDC tout en veillant au bon respect des normes sociales et environnementales.

Du côté de la Chine, la production de métaux rares représente 90% du marché mondial, où 120.000 tonnes d’oxydes de terres rares ont été extraits en 2018.

Comment sommes-nous arrivés à un quasi-monopole de la Chine ?

A la fin des années 1980, les problématiques et les réglementations environnementales apparaissent suite à l’apparition d’une conscience écologique dans les sociétés occidentales. En parallèle, la Chine, qui cherchait à poursuivre son développement économique, s'est accordée à produire les composants des green tech afin de maintenir des bilans carbone acceptables dans les pays occidentaux.

Après des décennies de dépendance au pétrole, le monde bascule vers une nouvelle dépendance : celle des métaux rares.

4. Ouverture

Face à l’augmentation de la demande et un quasi-monopole chinois, l’approvisionnement des matériaux peut être sujet à de futures tensions géopolitiques. 

Avec des réglementations environnementales de plus en plus strictes, l’Europe ne peut pas se permettre d’ouvrir des mines de terre rare sur son sol. Cela serait en totale contradiction avec les objectifs fixés.

Une des solutions se trouve dans le recyclage de ces métaux rares. Or, selon un rapport publié en 2018, l'Union Européenne n'a dépensé que 39 millions d'euros en R&D sur le recyclage des terres rares ces dix dernières années. Ce montant est très faible comparé aux 320 milliards d'euros dépensés chaque année en R&D. Une accélération de cet aspect est donc indispensable.

En parallèle, des batteries non dépendantes des métaux rares ont vu le jour avec l’industrialisation des batteries au sodium en 2020.
 

Benoît Girard