Stockage thermique et power-to-heat en France

L’ADEME, l’ATEE et 10 industriels du secteur, ont confié à un consortium d’étude composé d’Enea Consulting, Artelys et le BRGM une étude sur la valorisation du stockage thermique et du power-to-heat en France.

La chaleur pèse pour environ la moitié des consommations d’énergie en France et représente un levier significatif de réduction des émissions de CO2, par la production de chaleur renouvelable et de récupération (EnR&R). La France, en s’engageant de manière volontariste dans sa transition énergétique, s’est fixé des objectifs ambitieux en la matière dans le cadre de la Programmation Pluriannuelle de l’Energie, notamment pour réduire la consommation d’énergies primaires et pour accroitre la part EnR&R dans la production d’énergie. Le stockage thermique et le power-to-heat (P2H) sont des solutions techniques qu’il convient de mieux analyser pour évaluer leur contribution potentielle à la décarbonisation du mix thermique français.

Cette étude dresse un panorama des solutions techniques disponibles et en cours de développement pour la filière du stockage thermique et du power-to-heat. Elle évalue la valeur de ces solutions et leur potentiel technique et économique pour 6 cas d’études couvrant plusieurs secteurs et applications d’intérêt, dont: réseaux de chaleur, valorisation de chaleur fatale industrielle, cogénération, production d’eau chaude sanitaire domestique.

Le stockage thermique et le power-to-heat pour accompagner l’augmentation de chaleur renouvelable fournie par des réseaux de chaleur urbains

L’étude montre que face à une augmentation progressive de la demande sur un réseau de chaleur, le stockage thermique permet de reporter l’investissement dans un renforcement du réseau et dans les moyens de production. Par ailleurs, le stockage thermique apporte des services de flexibilité et de sécurisation au réseau de chaleur, et permet d’optimiser le pilotage des chaudières biomasse.

Les pompes à chaleur peuvent être une solution intéressante et rentable pour alimenter les réseaux de chaleur en EnR&R en régime de base et de semi-base. Le stockage thermique permet d’optimiser et de sécuriser les performances des pompes à chaleur (PAC) mais n’offre pas d’opportunité d’arbitrage sur les prix d’électricité lorsque l’écart infra-journalier n’est pas suffisant.

De façon générale, la valeur et le potentiel de déploiement des solutions de stockage thermique et de power-to-heat sur les réseaux de chaleur sont fortement liés aux niveaux de température des réseaux.

Le stockage thermique pour valoriser la chaleur fatale industrielle

L’étude indique que le stockage thermique permet de valoriser de la chaleur fatale discontinue difficilement utilisable sans stockage, et qu’il existe des configurations et des profils de chaleur industrielle qui rendent ce type de projet rentables.

Cependant, le développement des projets au-delà des niches rentables dès aujourd’hui passe par l’utilisation de tarifs de rachat de la chaleur fatale et l’accès à des solutions de financement à coût réduit.

Stockage thermique domestique et flexibilité du système électrique français

Le déploiement des chauffe-eau thermodynamiques (CET), dont le rendement énergétique et leur temps de chauffe sont plus élevés que les chauffe-eau à résistance (CER), pourraient avoir un impact sur le pilotage de la demande électrique au niveau national. Cependant, l’étude montre que le déploiement, même massif, des CET n’induit pas d’impacts contraignants sur la flexibilité du système électrique français.