Le stockage d’énergie a le vent en poupe aux Etats-Unis

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Une récente étude publiée conjointement par GTM Research et l’association américaine du stockage d’énergie (Energy Storage Association ESA) [1] fait état d’une importante croissance des capacités de stockage d’énergie à venir sur le marché américain, avec une production 2015 plus de trois fois supérieure à l’année précédente. Si le marché est largement dominé par les technologies Lithium-Ion, des technologies de pointe sont en ce moment en développement au sein des universités américaines.

Une croissance à toute vitesse

Au cours de l’année 2014, 180 installations de stockage électrochimiques et électromécaniques ont été mises en ligne sur le réseau américain, représentant 61,9 MW de capacité d’énergie soit 40% de plus qu’en 2013. L’étude prévoit un déploiement massif dans les années à venir, avec un total de plus de 220 mégawatt d’ici la fin de l’année 2015, pour une capacité pouvant atteindre 861 mégawatt en 2019 [2].

Le rapport montre également que 90% des capacités de stockage de l’énergie des Etats-Unis ont été installées sur le réseau ("in front of the meter"), tandis que 10 pour cent était derrière le compteur chez l’usager ("behind the meter"). Le rapport prévoit, au vu du développement actuel d’une large gamme d’applications behind the meter, que celles-ci devraient représenter 45% du marché d’ici 2019.

Des technologies de rupture en développement dans les laboratoires américains

Aujourd’hui, 70% des technologies déployées sur le réseau américain consistent en des batteries Lithium-Ion [3]. Si c’est ce type de solution qui domine le marché, d’importants travaux de recherche par des laboratoires académiques et des startups américaines se concentrent sur le développement d’innovations de rupture, prêtes à révolutionner le domaine.

Par exemple au MIT, le célèbre professeur du MIT, Don Sadoway, (voir sa présentation TedX [4]) travaille sur des batteries métal-liquide promettant des performances encore jamais vues. La batterie utilise trois couches de liquides comme composants électro-actifs, dont une électrode métal-liquide positive, un électrolyte de sel fondu, et une autre électrode négative elle aussi composée de métal-liquide. Les trois couches de liquides non miscibles flottent l’une sur l’autre en raison de leurs différences de densité, promettant un faible coût de montage. L’utilisation de matériaux peu coûteux - une des pistes de recherches imposées par le Pr. Sadoway à ses équipes - promettent également une viabilité économique des batteries réalisées. De plus, l’utilisation d’électrodes liquides permet d’éviter les défaillances communes aux composants de batteries à l’état solide, et d’allonger la durée de vie du dispositif.

Ces travaux de recherche ont été soutenu par le Centre Deshpande du MIT, ARPA-E, Bill Gates et Total, fervent défenseur de cette technologie puisque le géant du pétrole a investi 4 millions de dollars dans l’entreprise issue de ces recherches, via deux tours d’investissement.

En effet, la technologie a donné naissance à la startup Ambri qui utilise la technologie afin de développer des solutions de stockage d’électricité et "changer la façon dont les réseaux électriques sont exploités dans le monde entier". L’ambition affichée est de pouvoir utiliser la technologie du Professeur Sadoway pour stocker plus efficacement l’énergie issue de sources renouvelables telles que l’éolien ou le solaire, réduisant ainsi les prix de l’électricité, d’augmenter la fiabilité du système, et réduire notre dépendance au pétrole.

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Le professeur Sadoway, au look impeccable, nous expose sa vision sur l’innovation dans le domaine du stockage d’énergie au French American Innovation Day 2014
Crédits : MS&T

Autre exemple, à Harvard cette fois, où l’équipe du Professeur Michael Aziz travaille sur des batteries à flux exemptes de métal et qui s’appuient sur l’électrochimie de molécules organiques. Ces molécules - des quinones - sont naturellement abondantes et peu coûteuses et sont semblables aux molécules qui stockent l’énergie au sein des plantes et des animaux. L’équipe de Harvard a elle aussi reçu un financement de l’agence du Département de l’énergie ARPA-E pour développer des technologies innovantes de stockage applicables sur le grid.

FAID 2014 - La France et les Etats-Unis parlent d’innovation

Les deux chercheurs étaient présents lors de la 11ème édition du French American Innovation Day [5] qui s’est tenu à Cambridge les 8 et 9 décembre 2014 sur le thème de l’innovation dans le domaine du stockage d’énergie. Organisée par le Bureau pour la Science et la Technologie de l’Ambassade de France aux Etats-Unis en partenariat avec le CEA, le MIT, et le centre en charge du développement des CleanTech dans le Massachusetts (MassCEC), la conférence avait pour but de rassembler experts français et américains afin d’aborder les potentiels d’un domaine en pleine effervescence.

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Le professeur Michael Aziz au FAID 2014. La vidéo de l’évènement est disponible ici [6]
Crédits : MS&T

L’événement a permis de regrouper sur deux jours plus d’une cinquantaine d’experts de premier plan issus de grands instituts de recherche, d’industriels leaders du domaine tels que SAFT, Lockheed Martin, Schneider Electric ou United Technologies, ainsi que de jeunes startups à fort potentiel à l’image de NAWATechnologies [7], une technologie d’ultra-capacité issue du CEA, ou MCPHY [8], société plus mature qui industrialise des procédés de stockage de l’hydrogène sous forme solide.

Que ce soit en termes de qualité des recherches scientifiques, du nombre important d’industriels ou de start-ups innovantes, de la présence d’importantes ressources financières, la France et les Etats-Unis disposent tous deux d’atouts propices à la mise en place de partenariats.

Pour en savoir plus, contacts :
- Le site internet du FAID : http://faid2014.france-science.org/
- Les présentations du French American Innovation Day 2014 disponible ici : http://redirectix.bulletins-electroniques.com/taVuz
- Rapport d’ambassade "Stockage d’énergie, réglage de fréquence et marchés de l’électricité : le cas du Pay-for-Performance aux Etats-Unis" par Basile Bouquet : http://www.bulletins-electroniques.com/rapports/smm15_001.htm

Sources  :
- [1] https://www.greentechmedia.com/articles/read/us-energy-storage-market-grew-400-in-2014
- [2] http://www.fierceenergy.com/story/us-energy-storage-market-growing-fast/2015-03-09?utm_medium=nl&utm_source=internal
- [3] http://www.smartgridnews.com/story/li-ion-batteries-dominating-choice-grid-storage-tech/2015-03-05
- [4] http://www.ted.com/talks/donald_sadoway_the_missing_link_to_renewable_energy
- [5] http://faid2014.france-science.org/
- [6] https://www.youtube.com/watch?v=Nwbj72Zw_0w&feature=youtu.be
- [7] http://www.nawatechnologies.com/
- [8] http://www.mcphy.com/fr/

Rédacteurs  :
- Maxime HUYNH - Attaché scientifique adjoint, Consulat Général de France à Boston - maxime.huynh@ambascience-usa.org
- Jean-Jacques Yarmoff - Attaché scientifique, Consulat Général de France à Boston - jean-jacques.yarmoff@ambascience-usa.org