Vue d’artiste de l’installation de Stolect sur le site de la SNCF à Rennes

L’entreprise Stolect et l’Institut Carnot IFPEN Ressources énergétiques travaillent depuis près de deux ans à la mise au point d’une technologie de stockage d’électricité à grande échelle et à faible impact environnemental. Une collaboration qui leur valu de recevoir le Prix Carnot de la recherche partenariale. Stolect s’apprête à installer une capacité de stockage de 1 MW et 5 MWh.

Le marché du stockage est en pleine ébullition. La hausse de la production des énergies renouvelables exige d’investir dans de nouvelles capacités de stockage d’électricité, pour faire coïncider les pics de production de ces énergies, en grande majorité variables, avec les pics de consommation. Derrière les batteries au lithium, qui captent souvent la lumière, des technologies de stockage stationnaire émergent. La « batterie de Carnot » est l’une d’entre elles. Son fonctionnement est simple : l’électricité renouvelable produite par des panneaux photovoltaïques ou des éoliennes entraîne une pompe à chaleur au sein des batteries, qui transfère la chaleur d’une enceinte base température à une enceinte haute température (autour de 600°). La chaleur y est stockée dans un matériau réfractaire. Lors de la phase inverse, une turbine assure le passage de la chaleur dans l’enceinte basse température, entraînant une génératrice productrice d’électricité.

Stolect pionnier des batteries de Carnot

Cette technologie, aussi appelée « Pumped Thermal Energy Storage », est développée par l’entreprise Stolect depuis 2019, date de sa création. Elle correspond aux besoins de stockage des acteurs des énergies renouvelables. « L’intérêt de chaque technologie de batterie dépend de son usage. Les barrages ou STEP (station de transfert d’énergie par pompage) permettent de stocker de grandes quantités d’énergie et de les relâcher lentement sur plusieurs jours. À l’inverse, les batteries électrochimiques permettent de produire de l’électricité de manière très réactive. Les batteries de Carnot favorisent le stockage de grandes quantités d’énergie pendant quelques heures, entre 6 et 20 h. Une performance qui est adaptée au marché des EnR et aux exigences des réseaux électriques, car elle peut être déployée au plus près des besoins et réduit les coûts d’infrastructures de réseaux », explique Jean-François Le Romancer, CEO de Stolect.

 Le coût marginal du MWh stocké décroît ainsi rapidement

Jean-François Le Romancer

La technologie affiche des rendements entre 65 % et 70 %. Elle compense toutefois cette performance par une réduction des investissements dans les infrastructures de réseaux et par sa capacité à stocker d’importantes quantités d’électricité à un faible coût, grâce au découplage de la puissance et de la quantité d’énergie stockée. « Le coût marginal du MWh stocké décroît ainsi rapidement », appuie Jean-François Le Romancer. Ce système permet aussi de supporter un grand nombre de charges, un atout pour l’usage visé. « Les batteries électrochimiques assurent près de 1000 cycles, ce qui permet à une voiture de rouler 300 000 km. C’est amplement suffisant pour cet usage. À l’inverse, 1000 cycles pour une batterie stationnaire, avec un usage quotidien, correspondent à trois ans de fonctionnement à peine. Ces batteries de Carnot doivent durer près de trente ans », souligne David Teixeira, chef du département physique numérique des milieux poreux à IFPEN. En prime, cette technologie se révèle particulièrement écologique, construite à base de matériaux neutres pour l’environnement et sans risques pour les activités humaines.

IFPEN accompagne le passage à l’échelle

L’entreprise s’est rapprochée de l’Institut Carnot IFPEN Ressources énergétiques, afin de passer un cap dans son développement. « Nous devions améliorer les enceintes de stockage, et le transfert de chaleur à travers les matériaux. Nous avions notamment besoin de moyens expérimentaux spécifiques, comme par exemple des scanners médicaux et de nouveaux modèles pour améliorer les performances », ajoute Jean-François Le Romancer. Stolect collabore ainsi avec IFPEN, labellisé institut Carnot, depuis deux ans. « Nous avions déjà des moyens expérimentaux pour tester le stockage de chaleur, notamment sur la partie matériau. Nous avions également des outils numériques pour réaliser des modèles capables de simuler le fonctionnement de la batterie sur un grand nombre de cycles », explique David Teixeira. Grâce à cette coopération, la batterie de Stolect a atteint un niveau de TRL de 7 cette année.

Une nouvelle filière européenne

En début d’année, Stolect a signé un partenariat stratégique de cinq ans avec IFPEN, pour avancer sur le déploiement de la technologie en identifiant des clients « early adopter » dans le monde. L’entreprise est d’ailleurs en train de mener son premier déploiement sur un site de la SNCF. « La SNCF est l’entreprise qui consomme le plus d’électricité en France », rappelle Jean-François Le Romancer. Avec la hausse des prix de l’énergie à partir de 2022, les prix de l’électricité ont été multipliés par deux, ce qui a poussé la SNCF à accélérer ses investissements dans l’énergie solaire via sa filiale SNCF Renouvelable. Un virage qui va demander de nouvelles capacités de stockage. Stolect est ainsi en train d’installer 1 MW de capacité de stockage pendant cinq heures sur le site de la SNCF à Rennes. Elle prépare déjà la phase d’après, avec un projet de 5 MW.

À plus long terme, Stolect veut participer à la construction d’une filière industrielle autour de la batterie « Notre ambition est d’être à l’origine de la création d’une filière industrielle européenne, et d’en être le leader », poursuit Jean-François Le Romancer. L’entreprise compte répondre aux besoins de stockage des producteurs d’énergie renouvelable, des industriels qui souhaitent décarboner leur mix énergétique, ainsi qu’aux zones isolées dont le mix électrique est encore très carboné.