Il s’agit de stocker l’énergie afin de découpler la production de la consommation. Il existe des systèmes de stockage d'électricité principalement sous forme chimique (batteries, hydrogène,...) et physique (pompage/turbinage hydraulique, volants d'inertie,...). Le stockage de chaleur se fait majoritairement sans changement de forme d'énergie, grâce à un réservoir de fluide isolé pour les stockages de courte durée, ou via le transfert dans un milieu solide pour une durée plus longue.

Le stockage d'électricité est indispensable au développement des énergies renouvelables sur le réseau électrique. Le développement des capacités de stockage permet en effet de faire correspondre une demande fluctuante des consommateurs (journalière et saisonnière) avec une production partiellement non pilotable. C’est pourquoi le stockage est essentiel pour augmenter la part de l’électricité renouvelable dite “fatale” (comme le photovoltaïque et l’éolien) dans le mix électrique.

La plupart des acteurs du stockage d'électricité sont encore en phase de R&D, avec quelques solutions de pompage turbinage, de batteries et de stockage hydrogène déjà commercialisées.

Certains autres réseaux sont déjà dotés de capacités de stockage importantes (les réseaux gaziers et les réseaux de distribution de carburants liquides, en particulier) mais manquent de capacité de conversion inter-réseaux.

L’état a annoncé qu’il investira dans la recherche sur les batteries, la conversion d’électricité en hydrogène (power to gas) et le stockage d’hydrogène (dans le cadre du plan hydrogène), et le pilotage de la demande afin de faire baisser les coûts de ces technologies et de développer le savoir-faire et les expertises industrielles françaises dans le domaine.

Le stockage d'énergie thermique, quant-à-lui, permet l'utilisation de sources renouvelables telles que le solaire thermique, ou bien la valorisation décalée dans le temps d'une source de chaleur fatale. Il existe différentes temporalités de stockage thermique, allant du lissage journalier de la production jusqu'au stockage inter-saisonnier pour le chauffage de certaines maisons passives.

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