Stockage saisonnier de l'énergie : un aperçu. Interrelations, importance et perspectives dans le contexte suisse. Rapport de synthèse.

Stockage saisonnier de l’énergie : un aperçu Interrelations, importance et perspectives dans le contexte suisse Rapport de synthèse academies-suisses.ch Vol. 20, Nº 9, 2025 MENTIONS LÉGALES ÉDITRICE ET CONTACT Académies suisse des sciences (a+) Commission élargie de l’énergie des Académies suisses des sciences Maison des Académies • Laupenstrasse 7 • Case postale • 3001 Berne • Suisse +41 31 306 93 59 • [email protected] • energie.academies-suisses.ch • Académies suisses PROPOSITION DE CITATION Nöthiger J, Neu U (2025) Stockage saisonnier de l’énergie : un aperçu. Interrelations, importance et perspectives dans le contexte suisse. Rapport de synthèse. Swiss Academies Reports 20 (9) AUTEURS Johan Nöthiger (a+/SCNAT) • Urs Neu (a+/SCNAT) DIRECTION DE PROJET Johan Nöthiger (a+/SCNAT) CONSEIL SCIENTIFIQUE Commission de l’énergie des Académies suisses des sciences RÉDACTION Johan Nöthiger (a+/SCNAT) IMAGE DE COUVERTURE ET GRAPHIQUES Sandra Schwab MISE EN PAGE Olivia Zwygart 1re édition, 2025 Ce rapport se fonde sur un rapport de base plus détaillé, qui a été élaboré en collaboration avec d’autres chercheur·e·s et avec des organisations et expert·e·s actifs dans ce domaine et qui contient également des références détaillées. Remarque: L’élaboration des rapports a été soutenue financièrement par l’Office fédéral de l’énergie (OFEN). Seul les Académies suisses des sciences portent la responsabilité de son contenu. Le rapport de base ainsi que le rapport de synthèse sont disponibles sous forme électronique à l’adresse go.akademien-schweiz.ch/commission-energie ISSN (print) 2297-1564 ISSN (online) 2297-1572 DOI: doi.org/10.5281/zenodo.17406409 Au travers de la présente publication, les Académies suisses des sciences contribuent à l’ODD 7. > sdgs.un.org > agenda-2030.eda.admin.ch/de Stockage saisonnier de l’énergie : un aperçu Interrelations, importance et perspectives dans le contexte suisse Rapport de synthèse 1 Introduction Qu’est-ce que le stockage saisonnier d’énergie ? Comment fonctionne-t-il et la Suisse en a-t-elle vraiment besoin ? Ces questions prennent de plus en plus d’importance au fur et à mesure de la transformation du système énergétique suisse pour un avenir durable et neutre en CO2. Elles sont d’autant plus déterminantes que les énergies fossiles doivent être remplacées par des sources renouvelables dont la disponibilité fluctue fortement selon les saisons, comme le photovoltaïque. En même temps, l’électrification croissante du chauffage (notamment pour les pompes à chaleur) et de la mobilité entraîne de nouvelles dépendances, mais aussi de nouvelles opportunités influençant les besoins saisonniers en énergie. Face à ces enjeux, le stockage saisonnier d’énergie apparaît comme un moyen prometteur d’atténuer, voire de résoudre, des défis centraux. Mais à quel point est-ce réaliste ? Et quelles options concrètes cela ouvre-t-il ? La présente synthèse aborde le sujet sous différents angles. Elle apporte aux décideurs actifs dans la politique, l’économie et l’administration ainsi qu’au public intéressé une vue d’ensemble claire, structurée et étendue. L’objectif est de présenter les interactions technologiques et institutionnelles de manière aisément compréhensible, de situer le rôle du stockage saisonnier dans le système énergétique suisse et d’identifier les principaux facteurs susceptibles d’influencer les besoins en stockage. Des options d’action et des orientations stratégiques sont également esquissées, lesquelles ouvrent la voie à un système énergétique résilient répondant aux variations des besoins saisonniers. Pour plus d’information, le rapport de base (RB) approfondit les thèmes abordés dans ce rapport de synthèse. À la fin de chaque chapitre, la référence aux chapitres correspondants du rapport de base est indiquée entre crochets (p. ex. [RB 4.2]). Table des matières 1 Introduction .......................................................................... 2 2 Les messages centraux ........................................................ 3 3 Bases .................................................................................... 4 3.1 L’énergie dans le cycle saisonnier ........................................4 4 Stockage de l’énergie sur de longues périodes ................... 5 4.1 Caractéristiques du stockage saisonnier de l’énergie ......... 5 4.2 Technologies disponibles pour la Suisse ............................. 5 4.3 La problématique des besoins de stockage ........................ 7 5 Intégration du stockage saisonnier dans le système énergétique .......................................................................... 9 5.1 Interactions entre le stockage saisonnier ............................ et l’infrastructure énergétique .............................................9 5.2 Utilisations potentielles de l’électricité estivale.................10 5.3 Die Rolle der Biomasse ....................................................... 11 5.4 Aspects liés à la production nationale d’agents énergétiques chimiques ......................................12 6 Importations d’énergie .......................................................13 6.1 Besoins futurs d’importations d’énergie ............................13 6.2 L’influence du stockage saisonnier sur la résilience et la dépendance à l’étranger .............................................13 7 Aspects économiques, juridiques et sociaux ......................14 7.1 Aspects économiques et incertitudes .................................14 7.2 Cadre réglementaire ............................................................ 14 7.3 Acceptation sociale du stockage saisonnier d’énergie .......15 8 Options pour la promotion du stockage saisonnier d’énergie .............................................................................16 2Stockage saisonnier de l’énergie : un aperçu • Interrelations, importance et perspectives dans le contexte suisse • Rapport de synthèse 2 Les messages centraux Il n’est pas seulement question d’électricité ; toutes les formes d’énergie doivent être considérées Malgré l’électrification d’une grande part du système énergétique, la demande finale en énergie ne se compose souvent pas d’électricité, mais p. ex. de chaleur (énergie calorifique) à différents niveaux de température, laquelle peut être produite de diverses manières. De ce fait, une analyse du stockage saisonnier devrait prendre en compte toutes les formes d’énergie sur un pied d’égalité, afin de déterminer les moyens de stockage les plus efficaces afin de concilier offre et demande (chap. 5.1). Le stockage saisonnier doit être pensé avec l’ensemble du système énergétique Le stockage est en effet étroitement associé à d’autres éléments du système. Le stockage saisonnier peut accroître la flexibilité à court et à long termes et, ainsi, soulager les réseaux énergétiques, augmenter l’intégration des énergies renouvelables et optimiser l’efficacité du système (chap. 5.1). Les systèmes de stockage saisonnier sont déjà très avancés techniquement, mais, leur disponibilité reste limitée à ce jour en Suisse Il existe différentes technologies abouties techniquement pour le stockage saisonnier. De grands lacs de retenue et des réservoirs de combustible sont déjà en service. Les accumulateurs de chaleur saisonniers et les grands réservoirs de gaz sont techniquement très avancés, mais pas encore utilisés à grande échelle en Suisse. L’électricité ne peut pas être stockée directement de manière rentable pendant des mois, elle doit être convertie pour le stockage (chap. 4.2). L’optimisation de la production d’énergie réduit les besoins de stockage Un développement ciblé de la production peut réduire la nécessité de stockages saisonniers. Cela s’applique en particulier aux éoliennes, aux installations solaires alpines, mais aussi au photovoltaïque sur les toits combiné à un système de réduction de sa puissance lors d’excédents de production (p. ex. en été) (chap. 4.3). Les systèmes de stockage saisonnier de chaleur ont un grand potentiel et procurent beaucoup d’avantages supplémentaires Un grand nombre de technologies de stockage, souvent efficaces et relativement peu coûteuses, permettent de stocker la chaleur. Elles procurent des avantages supplémentaires : la flexibilité du réseau électrique peut être augmentée, la climatisation peut être amélioré en été, moins d’agents énergétiques chimiques coûteux (comme le biométhane) sont nécessaires pour stabiliser les réseaux thermiques et finalement la demande en électricité peut être réduite l’hiver de manière significative (chap. 5). Les systèmes de stockage saisonnier renforcent la résilience et l’indépendance Les systèmes de stockage saisonnier augmentent la résilience du système énergétique, notamment grâce au stockage intermédiaire des sources d’énergie importées. En même temps, ils permettent une meilleure utilisation de l’énergie produite en Suisse et favorisent ainsi l’indépendance énergétique (chap. 6.2). Rôle limité de la biomasse pour le stockage saisonnier La biomasse peut être stockée directement, p. ex. sous forme de bois, ou transformée en agents énergétiques de stockage comme le biométhane. Les quantités disponibles sont toutefois bien trop faibles pour compenser de manière significative les écarts saisonniers entre la demande et la production d’énergie (chap. 5.3). Rentabilité limitée des sources d’énergie chimiques aptes au stockage issues d’une production nationale La production d’agents énergétiques chimiques pouvant être stockés comme l’hydrogène, le biométhane ou les e-carburants est techniquement possible en Suisse, mais la production de grandes quantités n’est guère compétitive économiquement par rapport aux importations. Cela s’explique surtout par un potentiel de biomasse limité et les fortes fluctuations saisonnières de l’offre d’électricité (chap. 5.4). Incertitudes économiques du stockage saisonnier Le stockage saisonnier profite de fortes différences de prix saisonnières. Les investissements comportent néanmoins des risques, du fait que l’évolution future des prix demeure incertaine. Afin de renforcer la compétitivité des solutions alternatives de stockage, le prix des énergies fossiles faciles à stocker doit être fixé de manière appropriée (p. ex. prix du CO2) (chap. 7.2). Obstacles réglementaires pour les systèmes de stockage de chaleur et l’hydrogène Des questions en suspens en matière d’aménagement du territoire compliquent actuellement le développement de systèmes de stockage de chaleur. Des incertitudes réglementaires en ce qui concerne l’utilisation de l’hydrogène devront notamment être levées, en vue d’encourager les investissements et de sécuriser sa planification (chap. 7.2). Acceptation sociale du stockage saisonnier incertaine Alors que les lacs de retenue existants sont très largement acceptés par la population, les nouveaux projets de construction rencontrent parfois des résistances. Concernant l’acceptation sociale des accumulateurs de chaleur ou du stockage de gaz, nous ne disposons actuellement guère de données fiables (chap. 7.3). 3 Swiss Academies Reports, Vol. 20, Nº 9, 2025 3 Bases 3.1 L’énergie dans le cycle saisonnier Les besoins en énergie suivent un schéma répétitif: des cycles journaliers, hebdomadaires et annuels. Le déroulement annuel est fortement influencé par la température extérieure, avec des besoins en chauffage plus élevés l’hiver et des besoins croissants en climatisation l’été. La production d’énergies renouvelables présente également certaines régularités : le photovoltaïque est soumis à un cycle quotidien et annuel. Tout comme l’énergie hydraulique, il fournit principalement de l’électricité en été. L’énergie éolienne produit en revanche majoritairement l’hiver. Dans le système énergétique actuel, les fluctuations saisonnières sont principalement compensées par des énergies fossiles, gaz naturel et produits pétroliers, pour les secteurs de la chaleur et de la mobilité. Dans le secteur de l’électricité, les fluctuations sont essentiellement compensées par l’hydroélectricité à accumulation et par des importations de l’étranger selon les années. En raison de l’électrification de nombreuses applications, les secteurs de la chaleur et de la mobilité sont de plus en plus couplés à celui de l’électricité. La sortie du nucléaire supprime en outre une importante source d’électricité pour l’hiver. Les besoins supplémentaires en production d’électricité qui en découlent seront probablement surtout compensés par le développement du photovoltaïque. Pour réussir la transition énergétique, il faudra donc trouver des solutions afin de compenser le déséquilibre saisonnier entre production et demande d’énergie. Le présent document aborde le thème sous différents angles. Le stockage à court et moyen termes n’est pas traité en détail dans ce rapport. [RB 2] Produire des agents énergétiques pouvant être stockées? → chapitre 5.4 Stocker l’électricité estivale? → chapitre 5.2 Quelle quantité de stockage faut-il ? → chapitre 4.3 Quel est le rôle de la biomasse? → chapitre 5.3 Comment intégrer des systèmes de stockage dans le système? → chapitre 5.1 Qu’en est-il de l’acceptation sociale? → chapitre 7.3 Quels sont les aspects réglementaires? → chapitre 7.2 Quels sont les principaux aspects économiques? → chapitre 7.1 Technologies de stockage? → chapitre 4.2 Stockage saisonnier Système énergétique Commerce internationale Avons-nous besoin d’énergie importée? → chapitre 6.1 Figure 1 : Structure de ce rapport : Nous abordons d’abord les technologies de stockage saisonnier, puis l’interaction avec le système énergétique et finalement d’autres aspects pertinents. 4Stockage saisonnier de l’énergie : un aperçu • Interrelations, importance et perspectives dans le contexte suisse • Rapport de synthèse 4 Stockage de l’énergie sur de longues périodes 4.1 Caractéristiques du stockage saisonnier de l’énergie Les systèmes de stockage d’énergie absorbent de l’énergie, la stockent pendant une durée déterminée et la restituent selon les besoins. On distingue des systèmes « rechargeables », qui sont chargés par un apport actif d’énergie, et à flux, qui retiennent les flux d’énergie naturels. Les batteries et les systèmes thermiques sont p. ex. chargés par un apport actif d’énergie électrique ou thermique, alors que le lac de retenue d’une centrale à accumulation se remplit lors de précipitations dans le bassin versant. Le bois que l’on conserve constitue aussi un système à flux, avec un potentiel annuel renouvelable dans une mesure limitée. Seuls les systèmes de stockage « rechargeables » peuvent conserver de l’énergie « excédentaire ». Les exploitants de systèmes de stockage d’énergie réalisent généralement leurs bénéfices lors de la décharge, c’est-à-dire quand ils restituent l’énergie stockée. Les coûts sont essentiellement conditionnés par l’achat d’énergie1 ainsi que par les investissements initiaux dans la technologie de stockage. Plus un système de stockage est déchargé fréquemment au cours de sa durée de vie, plus les coûts d’investissement peuvent être répartis sur un grand nombre de cycles de décharge. Le stockage est donc particulièrement rentable quand il existe d’une part une forte différence de prix entre la recharge avantageuse et la décharge plus coûteuse et si, d’autre part, de nombreux cycles de charge-décharge peuvent être réalisés. En raison des coûts d’investissement relativement élevés par capacité de stockage, les dispositifs de stockage tels que les batteries ou les centrales hydroélectriques accumulant de l’eau par pompage (centrales à accumulation) doivent être utilisés le plus souvent possible, c’est-à-dire chargés et déchargés, afin d’être rentables. Compte tenu du peu de différences de prix que l’on peut raisonnablement escompter entre la charge et la décharge, l’exploitation de tels systèmes afin de stocker de l’énergie de saison en saison durant toute une année n’est pas rentable. De tels systèmes ne sont de ce fait pas adaptés au stockage saisonnier, même s’ils en seraient parfois techniquement capables.2 Ils sont mieux adaptés comme dispositifs de stockage à court et moyen termes.3 1 Les exploitants de systèmes de stockage à flux comme les lacs de barrage ne paient évidemment pas de prix d’énergie direct pour le chargement, mais ils doivent néanmoins supporter des coûts, p. ex. sous forme de redevances pour l’utilisation de l’eau. 2 Certains dispositifs de stockage à court terme comme les batteries présentent par ailleurs une décharge spontanée plus importante ou une usure plus rapide à des niveaux de charge élevés, ce qui constitue un obstacle supplémentaire au stockage saisonnier. 3 Parmi les systèmes de stockage à court et moyen termes, on trouve également des technologies telles que le stockage adiabatique d’air comprimé (A-CAES), les batteries à flux (batteries à flux redox), les condensateurs, les accumulateurs à volant d’inertie, les petits ballons d’eau chaude, les accumulateurs de chaleur à haute température, etc. À l’inverse, les technologies adaptées au stockage saisonnier se distinguent par des propriétés techniques et une structure de coûts permettant une exploitation rentable sur peu de cycles de charge par an. Cela s’explique notamment par de faibles coûts d’amortissement en raison d’une longue durée de vie et/ou de faibles coûts d’investissement, une décharge spontanée moindre et une grande différence entre les coûts de charge et de décharge. [RB 3.1] 4.2 Technologies disponibles pour la Suisse Les explications ci-après présentent les options de stockage saisonnier d’énergie susceptibles d’intervenir dans le système énergétique suisse. Une appréciation de la future capacité de stockage est abordée à la fin du chapitre 4.3. Lacs de retenue : Les centrales hydroélectriques à accumulation constituent, depuis des décennies, l’un des principaux moyens de stockage d’énergie en Suisse et ils sont, et resteront, indispensables pour garantir un approvisionnement électrique stable tout au long de l’année. Une augmentation de la capacité n’est possible que dans une mesure limitée et les effets du changement climatique, ainsi que l’évolution du marché, confrontent l’énergie hydraulique à accumulation à des défis. En raison de leur structure de coûts, les centrales à accumulation par pompage ne sont pas adaptées au stockage saisonnier de l’énergie. [RB 3.2.1] Stockage de chaleur : Les dispositifs de ce type stockent l’énergie produite en été et la restituent l’hiver pour le chauffage. La chaleur peut être stockée dans le sol à température ambiante et récupérée par le biais d’une pompe à chaleur. Par rapport à une pompe à chaleur air-eau, le niveau de rendement est supérieur et cela permet donc d’économiser de l’électricité en hiver. Comme la température de stockage est proche de la température ambiante dans le sol, la dispersion est faible. Il existe déjà quelques dispositifs géothermiques en Suisse, p. ex. à l’Ecole polytechnique fédérale de Zurich (EPFZ) à Hönggerberg. Une autre possibilité est de stocker la chaleur à la température utile et de s’en servir directement pour le chauffage. Cela peut p. ex. s’effectuer à l’aide de très grands bassins remplis d’eau, de grands réservoirs isolés (réservoirs de stockage) profondément situés dans le sol ou des aquifères. Ces réservoirs peuvent être chargés en été, p. ex. au moyen de pompes à chaleur, de chaleur industrielle résiduelle ou d’installations solaires thermiques et, l’hiver, ils soutiendront ou prendront en charge l’approvisionnement thermique, principalement dans les réseaux de chaleur. Selon la technologie et la taille, il est possible d’atteindre des rendements de stockage relativement élevés malgré 5 Swiss Academies Reports, Vol. 20, Nº 9, 2025 des températures supérieures (p. ex. jusqu’à 90 % d’efficacité de stockage pour les grands réservoirs en fosse). Les réservoirs souterrains dans les sols ou les aquifères sont très répandus dans des pays nordiques comme les Pays-Bas et le Danemark, mais ils ne se sont pas encore établis en Suisse. Des réservoirs saisonniers sont en revanche déjà disponibles dans le commerce et utilisés. En plus des dispositifs de stockage de chaleur mentionnés, qui stockent une chaleur « tangible »,4 il en existe également à changement de phase ou à sorption.5 Certaines de ces technologies ont déjà atteint la maturité commerciale (p. ex. les accumulateurs de glace), mais la plupart sont encore au stade de la recherche. [RB 3.3] Stockage de gaz : Les gaz comme le méthane ou l’hydrogène peuvent être stockés dans des cavités rocheuses étanches et des cavités artificiellement créées. Il n’en existe pas encore en Suisse, mais un projet correspondant est en cours de planification. Un stockage dans des cavités salines ou dans des roches poreuses est également possible. Le potentiel de ces variantes est encore largement flou en Suisse. Le gaz liquéfié peut également être stocké dans des réservoirs isolés ou dans des réservoirs tubulaires sous forme gazeuse. En raison des coûts élevés, ces 4 Il s’agit ici d’énergie thermique qui est absorbée ou dégagée lors d’un changement de température d’un corps sans que l’état physique de celui-ci soit modifié. Elle peut être mesurée directement avec un thermomètre. 5 Les accumulateurs à changement de phase sont des accumulateurs de chaleur qui stockent ou libèrent de la chaleur latente par un changement d’état physique (p. ex. solide ↔ liquide), p. ex. par congélation et décongélation de l’eau (accumulateurs de glace). La température reste alors pratiquement constante. Les accumulateurs à sorption sont des accumulateurs thermochimiques qui stockent l’énergie en liant la vapeur d’eau (sorption). derniers ne seront vraisemblablement pas envisageables pour le stockage de grandes quantités de gaz. D’une façon générale, il est possible de stocker du gaz produit dans le pays et importé, fossile et renouvelable. Comme par le passé, il serait en outre possible de louer des capacités dans des réservoirs de gaz à l’étranger. [RB 3.4] Stockage des agents énergétiques liquides : Des agents énergétiques liquides peuvent toujours être stockés avantageusement dans de grands réservoirs. Les réservoirs de carburant et de combustible (réserves d’urgence, mais aussi citernes de mazout) constituent aujourd’hui de loin le plus grand stockage saisonnier d’énergie en Suisse. À l’avenir, les combustibles liquides neutres en CO2 reprendront ce rôle important dans l’équilibrage saisonnier, qu’ils soient importés ou produits localement. [RB 3.4] Stockage des agents énergétiques solides : Les agents énergétiques solides (comme le bois ou, à l’avenir, des métaux), peuvent être très facilement stockés à moindre coût dans des silos. Les métaux utilisés comme agents énergétiques libèrent lors de leur décharge de la chaleur (et, selon la technologie, également de l’hydrogène) et peuvent être rechargés par apport d’électricité ou d’hydrogène renouvelable. Cette technologie est encore au stade de développement. [RB 5.3, 5.1.4] Dans de nombreuses technologies de stockage saisonnier, ce n’est pas le stockage en soi qui représente le plus grand défi, mais la production du support de stockage (p. ex. pour l’hydrogène ou les agents énergétiques liquides). De ce fait, ces aspects sont également abordés ci-après. Lacs de retenue Bois Accumulateurs thermiques Stockage de gaz Réservoirs Électricité Chaleur Chaleur Agents énergétiques gazeux Agents énergétiques gazeux Électricité Chaleur Électricité Chaleur résiduelle Électricité Biomasse Électricité Biomasse Agents énergétiques liquides Précipitations Déchets de bois Chaleur Agents énergétiques gazeux Agents énergétiques liquides Figure 2 : Exemples de technologies de stockage saisonnier avec les sources d’énergie de charge et de décharge correspondantes. 6Stockage saisonnier de l’énergie : un aperçu • Interrelations, importance et perspectives dans le contexte suisse • Rapport de synthèse Encadré 1 : Faut-il vraiment un stockage saisonnier d’électricité ? L’électricité est la source d’énergie centrale du futur système énergétique. Dans de nombreux domaines cependant, nous n’avons pas directement besoin d’électricité, mais p. ex. de chaleur. Celle-ci peut être produite l’hiver à partir d’électricité par des pompes à chaleur – le même processus est pourtant aussi possible l’été, la chaleur obtenue pouvant être stockée pour l’hiver. Pour le chauffage, la provenance de la chaleur n’a pas d’importance. L’élément déterminant n’est donc pas de stocker de l’électricité pour pouvoir l’utiliser l’hiver, mais de s’assurer que tous les besoins énergétiques puissent être couverts de manière fiable et économique en hiver. À cet égard, il convient de privilégier des solutions qui ne nécessitent aucun stockage saisonnier (comme l’énergie éolienne, produite principalement en hiver), du fait que le stockage augmente les coûts et réduit l’efficacité. Il ne s’agit pas non plus de transférer obligatoirement l’énergie excédentaire de l’été vers l’hiver. Tant que les besoins hivernaux sont couverts, l’énergie excédentaire de l’été peut simplement être réduite avec une régulation adaptée. 4.3 La problématique des besoins de stockage Idéalement, la production d’électricité correspond à tout moment aux besoins en électricité. Comme dans le système énergétique moderne,66 la production d’énergie ne peut pas être pilotée que de manière limitée pour des raisons techniques et économiques, un stockage de l’énergie sur différentes échelles de temps s’impose donc. Cependant, ce stockage implique toujours des coûts supplémentaires et des pertes d’efficience. D’autres sources d’énergie ont d’autres restrictions. Dans le cas de la chaleur, la distance entre le lieu de production et celui d’utilisation reste limitée, en raison de la difficulté à transporter la chaleur sur de longues distances. Les besoins de stockage d’énergie dépendent donc, d’une part, de la disparité temporelle et spatiale entre production et besoins d’énergie dans le système énergétique, d’autre part, de la disponibilité de solutions alternatives pour réduire cette disparité. [RB 2.3, 2.4, 9] Les besoins de stockage dépendent ainsi de conditions cadres décrites ci-dessous. Type de production d’électricité : Les besoins de stockage sont influencés de manière déterminante par le type et la saisonnalité de la production d’électricité. L’énergie hydraulique et les installations photovoltaïques sur les toits 6 Dans un système énergétique traditionnel, la demande n’était pas contrôlable alors que la production l’était. Un approvisionnement fiable était ainsi possible à tout moment. Dans le futur système énergétique, la demande sera parfois contrôlable, mais la production ne le sera plus toujours. Une nouvelle approche s’impose de ce fait pour garantir un approvisionnement fiable. produisent l’essentiel de leur électricité au printemps et en été (au moment de la fonte des neiges et des journées ensoleillés) influençant ainsi les écarts saisonniers de production. L’énergie éolienne en revanche, grâce à une production supérieure l’hiver, peut compenser cette disparité. Toutefois, son développement est limité principalement par un manque d’acceptation. Il en va de même du photovoltaïque alpin, dont la mise en œuvre échoue souvent en raison de coûts d’infrastructure élevés et/ou de conflits d’usage sur les zones de construction avec la protection des paysages et de la biodiversité. Le développement du photovoltaïque sur les toits, combinée à une réduction accrue de la production en été, peut également augmenter la production d’électricité en hiver,7 mais pour ce mécanisme de fonctionnement manque encore d’attrait économique et d’acceptation. De grandes centrales à gaz procurent une production flexible, mais elles ne pourront probablement pas fonctionner entièrement avec du gaz local. Cela implique une dépendance aux importations et la nécessité de disposer de grands réservoirs de stockage saisonniers pour garantir la résilience et la sécurité d’approvisionnement. De nouvelles centrales nucléaires seraient réalisables au plus tôt à partir de 2050 et, tendanciellement, elles seront coûteuses et peu adaptées pour combler des pénuries d’approvisionnement en hiver, en raison du rapport investissements/coûts d’exploitation (voir encadré 4). Ainsi mieux nous arriverons à surmonter les obstacles liés aux technologies susmentionnées, plus la production d’électricité en hiver sera élevée et donc moins les besoins de stockage seront importants. D’un point de vue technico-économique, l’énergie éolienne et les centrales à gaz apparaissent comme des solutions de soutien particulièrement attrayantes pour réduire le déficit hivernal de production et couvrir les besoins de pointe. [RB 2.4, 4.1] Importations : Les importations peuvent partiellement se substituer au stockage saisonnier et, ainsi, en réduire le besoin. En même temps, elles augmentent cependant la dépendance à l’étranger et peuvent réduire la résilience ainsi que la sécurité d’approvisionnement. Pour pallier aux interruptions ponctuelles, les importations peuvent être stockées temporairement dans de grands dispositifs de stockage, ce qui en augmente toutefois à nouveau les besoins selon le niveau de résilience et de sécurité visé (voir chapitre 6.2). [RB 7] Efficience du système saisonnier : L’efficience énergétique qui influence également la nécessité de stockage d’énergie et qui dépend notamment : des enveloppes de bâtiments, des systèmes de chauffage et des véhicules électriques ainsi que la suffisance peuvent réduire la demande to7 Les installations photovoltaïques sur les toits produisent aussi de l’électricité l’hiver, mais nettement moins qu’en été. Si les coûts du photovoltaïque continuent de baisser, il pourrait devenir intéressant d’un point de vue économique d’installer des panneaux sur les toits pour produire de l’électricité en hiver, du fait qu’elle sera nettement plus valorisée en hiver qu’en été, malgré une production hivernale moindre. L’été, la production serait le cas échéant partiellement limitée (voire stoppée) à travers une régulation adaptée. 7 Swiss Academies Reports, Vol. 20, Nº 9, 2025 7 Aspects économiques, juridiques et sociaux 7.1 Aspects économiques et incertitudes Les incertitudes liées au stockage saisonnier d’énergie résident surtout dans l’évolution du marché et des prix, ainsi que dans le domaine des questions politiques et sociétales. L’ampleur des différences de prix saisonnières sur une source d’énergie est l’un des principaux facteurs de rentabilité du stockage saisonnier.1414 Tant le gaz que l’électricité subiront sans doute certaines différences de prix saisonnières. Il n’est cependant pas certain actuellement que cet aspect suffise à garantir l’intérêt économique du stockage saisonnier. Dans le cas du stockage d’électricité, les accumulateurs de chaleur présentent de nets avantages par rapport au stockage au moyen d’agents énergétiques chimiques et deviennent attrayants dès que de petites différences de prix saisonnières s’établissent. Le degré de résilience et de sécurité d’approvisionnement conditionne le stockage saisonnier et il est principalement influencé par la politique et la société. Un niveau élevé de résilience nécessite davantage de stockage et génère des coûts qui seront finalement supportés par la collectivité. Simultanément, les mêmes acteurs doivent aussi décider d’autres paramètres du système énergétique, tels que la quantité d’énergie éolienne ou l’extension des réseaux, lesquels ont à leur tour un impact sur le stockage saisonnier (voir chapitre 4.3). On ne sait pas encore très bien comment ces aspects évolueront, notamment parce que de les conséquences économiques de nombreuses décisions ne sont pas encore clairement chiffrées. La disponibilité et les coûts des agents énergétiques chimiques importés demeurent aussi de grandes inconnues. Des prix avantageux et une bonne disponibilité de l’hydrogène et du biométhane importés pourraient réduire les besoins de stockage. Si les prix sont vraiment avantageux, et les agents énergétiques liquides neutres en CO2 disponibles, le défi de l’approvisionnement énergétique saisonnier pourrait être nettement atténué grâce à un stockage peu coûteux. Ce sont cependant précisément les agents énergétiques liquides qui soulèvent les plus grandes incertitudes en matière de coûts, de sites de production, de voies de transport, de quantités disponibles, etc. Comme les pays voisins sont confrontés à des défis similaires à ceux de la Suisse dans ce domaine, une coopération permettrait de profiter de synergies. 14 Un stockage saisonnier est rentable quand il permet d’économiser une coûteuse énergie hivernale, d’un coût de revient supérieur à celui du stockage. Comme l’énergie achetée en été fait partie des coûts de revient du stockage, celui-ci profite fortement des grandes différences de prix entre l’été et l’hiver. Par ailleurs, les prix pourraient aussi augmenter du fait de la concurrence. [RB 8.1] 7.2 Cadre réglementaire Divers aspects réglementaires, mineurs ou majeurs, sont susceptibles d’influencer la nature et la quantité de stockage saisonnier en Suisse [RB 8.2] : Les accords internationaux : L’accord sur l’électricité avec l’UE a un impact majeur sur la nature et la quantité nécessaire de stockage saisonnier. Sans accord sur l’électricité, il faudra probablement construire et utiliser davantage de technologies de stockage plus coûteuses et l’infrastructure énergétique requise à cet effet. La décision relative à l’accord sur l’électricité influencera sans doute aussi l’issue d’autres accords entre l’UE et la Suisse, p. ex. sur l’hydrogène et le biométhane. Décarbonisation obligatoire : Le prix du CO2 exerce une influence déterminante sur le rythme de la transition énergétique. Les solutions de stockage saisonnier sont souvent en concurrence directe ou indirecte avec les énergies fossiles, bon marché et faciles à stocker. Leurs chances sur le marché resteront limitées sans un prix adéquat du CO2. Les mesures contraignantes de décarbonisation apportent une sécurité d’investissement, afin que le prix du CO2 puisse déployer son effet régulateur et rendre les technologies respectueuses du climat compétitives par rapport aux énergies fossiles. En Suisse, de telles mesures clairement définies et d’une ampleur suffisante manquent pour l’instant, hormis certaines initiatives comme le système d’échange de quotas d’émission, et cela augmente encore l’incertitude pour les investissements en matière de stockage durable de l’énergie. Conditions-cadres du stockage de chaleur : Il n’existe pas de cadre juridique précis en ce qui concerne le stockage saisonnier de chaleur. Ces technologies de stockage devraient p. ex. être explicitement intégrées dans la planification territoriale et énergétique à tous les niveaux politiques pour améliorer la sécurité juridique et, par conséquent, celle des investissements. Tarifs dynamiques : De petits systèmes de stockage thermique saisonnier chez l’utilisateur final devraient devenir plus attrayants par des prix de l’électricité dynamiques. De tels tarifs existeraient sans doute plus rapidement dans le cas d’un libre choix du prestataire. Système de réserves : Les réglementations relatives aux réserves énergétiques obligatoires devraient tenir compte de tous les types de stockage saisonnier et de leur contribution respective à la résilience et à la sécurité d’appro14 Stockage saisonnier de l’énergie : un aperçu • Interrelations, importance et perspectives dans le contexte suisse • Rapport de synthèse visionnement, en les rémunérant de manière appropriée. Cela pourrait imposer une extension des réglementations actuelles, dont certaines sont encore en cours d’élaboration. La constitution d’un marché de réserve saisonnière bien réglementé pourrait également être une option intéressante sur ce plan. Conditions-cadres pour l’hydrogène : Le développement d’une infrastructure suisse pour l’hydrogène nécessite des règles claires en matière de production et, surtout, de transport. Cela implique notamment une harmonisation avec les règles européennes, qui seront probablement nécessaires pour un accord d’importation ou un raccordement à l’« European Hydrogen Backbone » (EHB). Sans importation d’hydrogène, le développement d’une infrastructure de transport suisse à grande échelle et donc de réservoirs d’hydrogène est improbable. Encouragement de l’efficacité exergétique : Afin de promouvoir l’efficacité exergétique et l’efficacité saisonnière des systèmes, des règles pourraient accélérer la transition vers un système plus performant. Alors que les prix de l’énergie favoriseront sans doute finalement cette évolution, des règles claires pourraient l’accélérer sensiblement. 7.3 Acceptation sociale du stockage saisonnier d’énergie L’acceptation sociale joue un rôle décisif dans le développement d’infrastructures énergétiques et, par la même, des technologies de stockage. L’énergie hydraulique jouit d’une acceptation très élevée au sein de la population, alors que les nouveaux projets de construction se heurtent souvent à des résistances. Il n’existe pas encore de données fiables sur l’acceptation d’autres technologies de stockage telles que stockage de chaleur et les réservoirs de gaz, notamment du fait que ces technologies restent peu répandues en Suisse. En ce qui concerne les infrastructures énergétiques destinées au stockage, telles que les réseaux énergétiques, l’acceptation dépend fortement de l’impact sur le paysage, de l’implication de la population locale dans les projets, etc. (voir encadré 5). Dans le cas des réseaux de chaleur notamment, l’acceptation est nettement supérieure dans les régions qui en disposent déjà que dans celles où ils sont inexistants. [RB 8.3] Encadré 5 : L’acceptation sociale L’acceptation sociale des infrastructures énergétiques est une question complexe qui fait intervenir beaucoup de facteurs hétérogènes et dépend fortement du projet, du contexte et du site. D’une façon générale, le coût pour la population concernée devrait être inférieur aux avantages. À cet égard, il convient de relever que le coût n’est pas seulement de nature financière (p. ex. dépréciation des terrains), mais englobe également une baisse ressentie de la qualité de vie (p. ex. en raison des nuisances sonores), une insécurité accrue (évolution incertaine), une perte d’influence, une atteinte à d’importants apports de la nature (biodiversité), etc. De même, l’avantage n’est pas seulement financier, mais peut comprendre d’autres aspects tels que de meilleures infrastructures (nouvelles routes), une indépendance énergétique accrue, une plus-value locale, un gain d’attractivité de la région, etc. En plus du rapport coûts-bénéfices, des idéologies, le bouche-à-oreille ou des leaders d’opinion locaux, les partis politiques et les connaissances existantes sur les caractéristiques d’une technologie, jouent également un rôle important. Les projets ayant le plus tendance à réussir sont donc ceux pour lesquels la population locale a participé aux planifications (principalement des personnes influentes comme les présidentes ou présidents de commune et les grands employeurs/ investisseurs locaux), qui prévoient une information claire et transparente de la population, qui attirent des investisseurs locaux, tiennent compte du paysage (sans empiéter sur des sites protégés) et respectent les apports de la nature (biodiversité). 15 Swiss Academies Reports, Vol. 20, Nº 9, 2025 8 Options pour la promotion du stockage saisonnier d’énergie Des mesures politiques et réglementaires ciblées sont nécessaires pour renforcer la sécurité d’approvisionnement à long terme et l’efficience du système énergétique. Les recommandations ci-après visent à stimuler les investissements, à utiliser efficacement les ressources et à garantir les infrastructures stratégiques. 1. Clarifier les conditions-cadres du stockage de chaleur Actuellement, le développement du stockage de chaleur est bloqué par des incertitudes réglementaires et des procédures complexes en matière d’aménagement du territoire. Pour accélérer les processus et attirer des investissements, il faut mettre en place un cadre juridique clair en matière de planification et d’exploitation, simplifier les procédures d’autorisation et définir précisément les compétences et les instruments de planification. Les accumulateurs thermiques, en tant que technologie centrale pour le stockage saisonnier de l’énergie, pourront fournir une précieuse contribution à la stabilité du système et à l’efficience énergétique. 2. Promouvoir systématiquement l’efficacité exergétique Les conditions-cadres de la politique de l’énergie devraient favoriser une utilisation aussi efficace que possible des ressources en termes d’exergie. Les sources d’énergie à faible niveau d’exergie, telles que la chaleur environnementale (comme par ex. l’hydrothermie) ou la chaleur résiduelle (issue de processus industriels), devraient être utilisées en priorité pour les besoins de chauffage, alors que celles à haute valeur ajoutée, comme les énergies synthétiques (come par ex. hydrogen) ou d’origine biologique (bois, biométhane, biocarburants, etc.), devraient être sciemment utilisées là où il n’existe pas d’alternatives. Cela augmente l’efficacité globale du système énergétique et permet également de réduire les besoins en stockage saisonnier. 3. Encourager l’utilisation du bois en cascade Le bois, une ressource naturelle disponible en quantités limitées, devrait d’abord servir de matériau, dans la construction p. ex. ou comme matière première, avant d’être valorisé énergétiquement. Idéalement, l’utilisation énergétique serait associée à des technologies à émissions négatives, pour maximiser les avantages climatiques de la biomasse. 4. Promouvoir la construction de grands réservoirs de gaz Afin de garantir durablement l’approvisionnement en gaz en Suisse, il faudrait étudier la construction de grands réservoirs de stockage de gaz sur le territoire national, dans des cavités rocheuses p. ex., en complément des accords d’importation et de stockage avec l’étranger. De tels réservoirs contribuent à la sécurité de l’approvisionnement et à la stabilité du réseau gazier, surtout durant la saison froide. 5. Accélérer le développement de la production d’électricité hivernale L’énergie éolienne est décisive pour surmonter des pénuries saisonnières d’électricité en hiver. Il s’agit donc de la développer. Parallèlement, des incitations devraient être créées afin de réduire de manière contrôlée la production d’électricité en été, créée notamment par les installations photovoltaïques. Cela permettrait d’augmenter la part d’électricité photovoltaïque produite en hiver sans surcharger les réseaux durant l’été. Ces installations devraient dans l’idéal être couplées à des accumulateurs de chaleur dans le même bâtiment pour valoriser une part plus grande d’électricité au lieu de la réduire. 6. Étendre le système de réserves ou l’établir comme marché Le système saisonnier de réserves tel qu’il existe actuellement, composé de réserves hydroélectriques et de centrales thermiques, devrait être repensé et perfectionné. Un système de réserves basé sur le marché pourrait créer des incitations supplémentaires à investir dans la résilience du système énergétique. L’essentiel est d’inclure toutes les formes de stockage adéquates, en particulier le stockage de chaleur. La résilience pourrait ainsi être établie comme un facteur négociable, ayant une valeur économique sur le marché de l’énergie. 7. Renforcer les coopérations et promouvoir la planification intersectorielle Des solutions de stockage saisonnier avec des infrastructures énergétiques adaptées, nécessitent une planification coordonnée entre secteurs et niveaux administratifs. À cet effet, il faut promouvoir des formats ciblés de coopération entre les fournisseurs d’énergie, les autorités de planification, la recherche et l’industrie. Des processus de planification transdisciplinaires, des espaces de données partagés et des analyses de scénarios intégrées peuvent aider à identifier les synergies, à éviter les doublons dans les investissements, à accroître l’efficience du système et à favoriser l’acceptation. C’est le fondement d’une stratégie de stockage optimisée de manière globale et apte à la mise en œuvre en situation réelle. 16 Stockage saisonnier de l’énergie : un aperçu • Interrelations, importance et perspectives dans le contexte suisse • Rapport de synthèse Qui sommes-nous ? Les Académies suisses des sciences regroupent les quatre académies scientifiques suisses, l’Académie suisse des sciences naturelles (SCNAT), l’Académie suisse des sciences humaines et sociales (ASSH), l’Académie suisse des sciences médicales (ASSM) et l’Académie suisse des sciences techniques (SATW). Elles comprennent en outre les centres de compétences TA-SWISS et Science et Cité ainsi que d’autres réseaux scientifiques. La relève scientifique s’organise dans la Jeune Académie Suisse. Les Académies suisses des sciences promeuvent la collaboration entre les scientifiques à l’échelon régional, national et international. Elles représentent la communauté scientifique aussi bien sur le plan des disciplines qu’au niveau interdisciplinaire et indépendamment des institutions et des branches spécifiques. Leur activité est orientée vers le long terme et vise l’excellence scientifique. Elles se fondent sur les savoirs scientifiques pour conseiller les politiques et le public sur des questions touchant de près la société La Commission élargie de l’énergie des Académies suisses des sciences promeut et coordonne la discussion et échange scientifique sur les thèmes de l’énergie et de l’utilisation durable des ressources au sein de la communauté de recherche et cultive le dialogue avec la politique et la société. Elle recherche la collaboration avec le hautes écoles et les hautes écoles spécialisées suisses et entretient un réseau de la communauté de recherche suisse sur le thème de l’énergie.