Batteries, chauffe-eau, inertie : 3 façons étonnantes (et simples) de stocker l’énergie chez soi

Moins évoqué, mais pourtant pleinement associé à la production d’énergie renouvelable, le stockage de l’énergie est un enjeu majeur du XXIe siècle, et il ne se joue pas qu’à l’échelle de la France ou du monde. À l’échelle individuelle, chacun peut stocker de l’énergie pour mieux consommer, et moins payer.

En France, la qualité de la production et de la distribution de l’électricité ont tendance à nous laisser penser que l’abondance d’énergie est une évidence, sentiment d’abondance rendu possible avec le pétrole et le nucléaire. Pourtant, la réalité est plus complexe que cela. Obtenir une production d’énergie à la hauteur de nos vastes besoins est en réalité un exploit permanent que parviennent à répéter jour après jour les producteurs d’énergie.

Dans un monde en pleine transformation, la décarbonation de nos usages commande une prise de conscience plus aiguisée de ce que coûte réellement l’énergie, notamment pour mieux optimiser sa consommation. Dans cette transformation, le stockage de cette énergie est un enjeu colossal, même à la maison.

Pourquoi vouloir stocker de l’énergie ?

Pour réduire sa facture d’énergie ainsi que son empreinte environnementale, il convient d’abord de ne pas la gaspiller, c’est-à-dire de trouver tous les moyens possibles pour éviter de surproduire.

Dans ce contexte, le stockage de l’énergie a deux avantages incontournables. Il permet non seulement d’éviter de gaspiller d’éventuels surplus d’énergie, mais aussi de réutiliser cette énergie au moment où la production est plus faible.

Cette philosophie est particulièrement importante quand on a recours aux énergies renouvelables comme l’éolien ou le solaire, qui sont dites « non pilotables ». Si l’énergie solaire permet logiquement d’obtenir le plus d’énergie en début d’après-midi, l’utilisation de moyens de stockage permet d’emmagasiner le plus de cette énergie possible pour la redéployer à d’autres moments de la journée, en particulier le soir.

Comment stocker l’énergie électrique chez soi ?

À l’échelle de la France, le stockage d’électricité est massivement utilisé pour aider RTE à réguler le réseau électrique, notamment grâce aux stations de transfert d’énergie par pompage. Ces installations fonctionnent comme des centrales hydroélectriques traditionnelles, à la différence près qu’elles sont aussi capables de faire remonter de l’eau dans leur réservoir supérieur.

Quand il y a trop d’électricité sur le réseau, RTE ordonne à EDF de pomper de l’eau, ce qui a pour effet de consommer de l’électricité. À l’inverse, quand les besoins électriques sont plus importants que la production, l’installation passe en mode turbine, et produit de l’électricité grâce à l’eau stockée.

À l’échelle individuelle, le stockage d’électricité fait également sens, en particulier quand on dispose d’une installation photovoltaïque. Bien dimensionné, un système de stockage permet d’autoconsommer entièrement la production électrique de ses panneaux solaires. En revanche, pas question de construire deux bassins à des altitudes différentes pour stocker le surplus d’électricité de ses panneaux solaires.

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Aujourd’hui, le recours aux batteries constitue la seule véritable solution pour stocker de l’électricité à la maison. Les batteries au lithium ont longtemps été limitées par leur tarif très élevé, et des durées de vie restreintes. Mais les avancées technologiques les ont rendues particulièrement pertinentes.

Le marché des batteries de stockage destinées aux particuliers est très dense. On retrouve à peu près toutes les capacités, toutes les puissances et tous les budgets. On peut aussi bien se contenter d’une Anker SOLIX C2000 Gen 2 qui pourra également servir en voyage, ou opter pour des batteries fixes de taille plus conséquente comme le Tesla Powerwall 3.

À l’avenir ?

Malgré une nette amélioration à ce sujet, les batteries chimiques (lithium) ont une durée de vie relativement limitée pour un tarif encore élevé. Pour cette raison, d’autres technologies de stockage sont envisagées pour les particuliers. C’est le cas du stockage par air comprimé.

Le principe ressemble à celui des STEP : utiliser l’électricité excédentaire des panneaux solaires pour comprimer de l’air. En soirée, le fonctionnement peut être inversé et il est possible d’obtenir de l’électricité en laissant l’air s’échapper. Si cette technologie n’est pas encore mature pour un usage domestique, elle promet un coût au kWh plus faible, et une fiabilité accrue grâce à la simplicité de son fonctionnement.

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Comment stocker l’énergie thermique ?

Quand on parle de stocker l’énergie, on pense presque automatiquement au stockage d’électricité. Pourtant, le stockage d’énergie thermique a tout autant d’importance.

D’ailleurs, le ballon d’eau chaude n’est ni plus ni moins qu’une batterie de stockage d’énergie thermique. Le ballon d’eau chaude électrique permet de produire de la chaleur la nuit, lorsque l’électricité est la moins chère, pour la restituer à n’importe quel moment de la journée.

De nombreux propriétaires d’installations photovoltaïques n’hésitent pas à mettre en place des routeurs permettant de chauffer automatiquement leur chauffe-eau avec leur supplément d’électricité solaire.

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Stocker l’énergie solaire thermique

Pour mieux profiter de l’énergie du soleil, il est même possible d’utiliser des capteurs solaires qui préchauffent de l’eau ou un liquide frigorigène afin de réchauffer l’eau d’un ballon. Les capteur solaires thermiques affichent, en effet, un bien meilleur rendement que les cellules photovoltaïques, dépassant souvent les 70% contre environ 20% pour le photovoltaïque.

L’eau chaude obtenue peut également servir au chauffage de la maison.

Stocker l’énergie thermique pour chauffer la maison

Outre le fait d’obtenir de l’eau chaude décarbonée, l’idée de stocker l’énergie du soleil peut également servir à chauffer la maison. En hiver, par beau temps, le soleil contribue à réchauffer un logement par le biais des surfaces vitrées. Mais comme tout ce qui attrait à l’énergie solaire, ce bénéfice est généralement de courte durée… à moins de l’optimiser.

Pour cela, il existe plusieurs modes constructifs qui consistent à utiliser l’inertie thermique de certains matériaux. En effet, quand on les chauffe, certains matériaux, mettent longtemps à évacuer l’énergie thermique qu’ils ont emmagasiné. Cette particularité technique permet d’accumuler la chaleur du soleil pour la restituer avec un décalage dans le temps et sur une longue période.

Cette sur ce principe que repose la technique du mur Trombe. Celle-ci consiste à construire un mur en pierre, en béton ou en terre devant lequel on positionne une large surface vitrée à une distance de 5 ou 10 cm, associé à un système de ventilation haute et basse. En journée, le soleil réchauffe l’air situé entre le vitrage et le mur, mais également le mur en lui-même. L’air chauffé circule ensuite grâce à une ventilation naturelle dans le logement. De plus, grâce au déphasage, le mur continue à restituer en soirée l’énergie thermique emmagasinée la journée.

Dans les années 1980, un certain John Hait a même imaginé un procédé appelé Passive Annual Heat Storage, qui repose sur l’idée d’un stockage thermique saisonnier rendu possible grâce à l’inertie de la terre. Ici, le principe est le même que les maisons semi-enterrées qui profitent de l’inertie naturelle du sol.

Mais la butte de terre située contre la maison est optimisée pour accumuler des calories l’été afin de les restituer l’hiver. Pour cela, une sorte de parapluie étanche et isolé est posé sur la butte de terre, ce qui permet de conserver une température constante située entre 15°C et 20°C. Il existe peu de données montrant l’efficacité réelle de ce procédé.

Néanmoins, une maison française, construite selon ce principe, affiche des résultats impressionnants. En 5 ans, ses occupants n’ont consommé que 163 kWh d’énergie pour une température intérieure moyenne de 21,5°C. À titre de comparaison, on estime qu’une maison traditionnelle consomme en moyenne 12 000 kWh… par an !

Optimiser l’usage de la biomasse

Malheureusement, le recours à ce genre de technique nécessite un environnement particulier avec un bon ensoleillement, et souvent un terrain en pente. Dans des applications plus conventionnelles, mais tout de même relativement peu répandues, l’inertie thermique peut également être utilisée pour optimiser le chauffage au bois, qui est considéré comme une énergie renouvelable.

Rappelons que si le chauffage au bois, est considéré comme une énergie renouvelable, c’est parce qu’il s’intègre dans le circuit court du carbone. En effet, le CO2 relâché dans l’atmosphère au moment de la combustion n’est pas issu du stockage à long terme comme les énergies fossiles. Il a été fixé par la plante, puis stocké pendant plusieurs dizaines d’années et participe à l’équilibre naturel.

Ceux qui ont un poêle ou une cheminée peuvent en témoigner : la maitrise de la température d’un foyer est parfois complexe. Au moment de la flambée, il peut faire trop chaud tandis que la température redescend vite une fois les braises éteintes.

C’est là qu’intervient la technique du poêle de masse, ou poêle à inertie. Issue des froids comme la Finlande, la Suisse ou l’Autriche, elle repose sur le même principe évoqué précédemment, à savoir chauffer un matériau à forte inertie, pour que ce dernier redistribue la chaleur de manière douce et prolongée.

Sur ce type d’installation, les poêles sont massifs, et presque exclusivement composés de briques réfractaires. Leur architecture particulière permet d’atteindre un haut rendement et des températures très élevées, dépassant souvent les 1000°C. Avec une flambée d’une heure ou deux, le poêle accumule suffisamment de chaleur pour pouvoir la redistribuer de manière continue pendant 24 heures.

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Bien dimensionné, il peut maintenir une température constante dans le logement avec un haut confort thermique et une faible consommation. Seule contrainte : ce type de poêle nécessite d’être allumé quotidiennement avec une grande régularité, et met plusieurs jours à monter en température au début de la saison froide.