Stockage d'énergie
Stockage sur batterie
Capacité de stockage
Le tableau ci-dessous présente le stock total et les installations mensuelles de stockage d'énergie par batterie en Allemagne. La base de données est le registre des données de base du marché. Le traitement et la catégorisation en accumulateurs domestiques, commerciaux et de grande capacité suivent en grande partie la méthodologie de Battery Charts der RWTH Aachen. Les accumulateurs domestiques sont actuellement surtout utilisés pour optimiser l'autoconsommation des installations PV (prosumers), mais pas pour l'arbitrage sur le marché de l'électricité. Il devrait en être de même pour les grands systèmes de stockage professionnels. Parmi les grands accumulateurs, une partie importante devrait être active sur le marché de la puissance de réglage. La capacité de stockage domestique a récemment connu une forte croissance, parallèlement à la forte croissance du photovoltaïque sur toiture (voir Deep dive photovoltaics).
Puissance de stockage
La situation de la puissance de stockage est similaire à celle de la capacité de stockage.
Centrales de pompage-turbinage
Capacité de stockage
Les centrales à accumulation par pompage sont déjà en service depuis des décennies et restent à ce jour les systèmes de stockage d'électricité à grande échelle les plus importants en termes de volume en Allemagne. Cependant, leur capacité a stagné ces dernières années, alors que les accumulateurs à batterie ont récemment connu une forte croissance (voir ci-dessus). La dernière grande construction en Allemagne remonte à 2004 avec la centrale de pompage-turbinage de Goldisthal. Les accumulateurs par pompage installés en Allemagne ont pour la plupart des bassins supérieurs artificiels sans afflux naturel. La figure présente également des centrales d'accumulation par pompage en Autriche et au Luxembourg, qui sont directement raccordées au réseau de transport allemand et qui, pour cette raison, figurent également dans le registre des données de base du marché (MaStR) de l'Agence fédérale des réseaux, qui constitue la base de données pour les figures présentées ici. La capacité totale de stockage d'énergie par pompage installée en Allemagne est actuellement de 35 GWh, auxquels s'ajoutent 19 GWh en Autriche et au Luxembourg, soit un total de 54 GWh. Pour les installations qui n'ont pas indiqué de capacité de stockage ou qui ont indiqué une capacité invraisemblablement élevée (par exemple, dans le cas de l'utilisation de centrales au fil de l'eau comme réservoirs), nous avons estimé la capacité sur la base d'un rapport énergie/puissance (ratio E/P) moyen de 5,5.
Puissance de stockage
La puissance de production des centrales de pompage-turbinage a connu une évolution similaire à celle de leur capacité de stockage. Les centrales installées en Allemagne totalisent une capacité d'un peu plus de 6 GW, auxquels s'ajoutent près de 4 GW à l'étranger, soit un total de près de 10 GW.
Mode de stockage
Les figures suivantes illustrent le mode de fonctionnement moyen des accumulateurs par pompage en Allemagne au cours de la journée depuis l'année 2015 pour le semestre d'hiver et le semestre d'été (respectivement panneau supérieur). Auparavant, les accumulateurs par pompage avaient généralement un cycle de charge et de décharge par jour. Elles étaient régulièrement chargées la nuit et déchargées le jour, cette dernière opération ayant lieu principalement le matin et le soir. Ces dernières années, ce schéma a considérablement changé, à l'exception de l'année de pandémie 2020. Désormais, les installations de pompage-turbinage ont généralement deux cycles par jour, avec un stockage la nuit et le jour et un déstockage le matin et le soir. Cela s'explique par la forte croissance de l'énergie solaire, qui s'accompagne régulièrement d'une offre d'électricité élevée pendant la journée et de prix bas correspondants sur le marché de gros de l'électricité. La comparaison avec la répartition quotidienne moyenne des prix (panneau inférieur) montre que l'opération de stockage a directement suivi les modèles de prix changeants sur le marché de l'électricité.
Pendant le semestre d'été, l'influence du photovoltaïque est particulièrement marquée, c'est pourquoi les prix sont particulièrement bas pendant la journée et le stockage est particulièrement élevé. Dernièrement, en été, il n'y a pratiquement plus eu de stockage de nuit, mais presque uniquement de jour. En 2015, c'était encore l'inverse.
Total
Le graphique suivant montre la capacité de stockage totale, c'est-à-dire la somme des stockages par pompage et par batterie. Les accumulateurs à batterie, et notamment les grandes batteries, ne représentent qu'une faible part de la capacité de stockage totale, malgré leur forte croissance récente. Pour illustrer l'ampleur du phénomène, la capacité de stockage totale installée actuellement permettrait de couvrir la consommation moyenne d'électricité en Allemagne pendant un peu plus d'une heure.
En complément, l'illustration suivante montre la capacité de stockage totale du réseau électrique allemand. Elle met particulièrement en évidence la croissance des batteries de stockage au cours des dernières années. Les systèmes de stockage domestiques ont désormais une capacité de stockage cumulée supérieure à celle des centrales à accumulation par pompage. Cela ne doit toutefois pas occulter le fait que les systèmes de stockage domestiques sont encore principalement utilisés à des fins très différentes, l'accent étant mis sur l'optimisation de la consommation propre d'électricité photovoltaïque.
La dernière illustration montre comment le rapport entre l'énergie et la puissance des différents types de stockage, également appelé rapport E/P, a évolué en moyenne depuis 2010. Les centrales à accumulation par pompage allemandes peuvent produire de l'électricité à pleine charge pendant près de six heures en moyenne avant d'être vides. Pour les centrales à accumulation par pompage en Autriche et au Luxembourg, qui sont directement raccordées au réseau allemand, cette valeur est légèrement inférieure. Dans le cas des batteries de stockage, le rapport énergie/puissance est nettement inférieur. De plus, les tendances depuis 2010 ont été inégales, avec des valeurs comprises entre une et deux heures. Au cours des premières années, quelques batteries ont considérablement influencé le rapport E/P moyen. Au cours des cinq dernières années, qui ont vu une forte augmentation du nombre de batteries, il apparaît que les systèmes de stockage domestiques ont tendance à devenir légèrement « plus petits », tandis que les systèmes de stockage commerciaux et à grande échelle ont tendance à devenir « plus grands », ce qui leur permet de stocker de l'énergie pendant un peu plus longtemps.