En Suisse, production et consommation nettes d’électricité sont à peu près à l’équilibre sur l’année. En 2022, elles étaient respectivement de 57,9 et 57 milliards de kilowattheures. Mais cela ne reflète pas la réalité quotidienne du réseau électrique, qui subit de nombreuses fluctuations, tant au niveau de l’injection que de la consommation.

«La production peut avoir ses propres facteurs de variation», précise Mario Paolone, directeur du Laboratoire des systèmes électriques distribués de l’EPFL. «Par exemple, l’éolien et le photovoltaïque produisent de l’électricité de manière intermittente, car ces sources sont dépendantes de la météo.» Que ce soit en fonction du vent pour l’éolien, de l’ensoleillement pour le photovoltaïque ou des précipitations pour l’hydroélectrique, les énergies renouvelables subissent aussi des fluctuations saisonnières. En 2022, les centrales hydrauliques au fil de l’eau ont ainsi produit presque deux fois plus d’électricité en été qu’en hiver (respectivement 9782 et 5208GWh). En somme, les énergies renouvelables produisent de l’électricité quand elles le peuvent, mais pas forcément quand on en a le plus besoin.  Or ces dernières représentaient déjà près de 70% de la production électrique suisse en 2021 (dont un peu plus de 60% d’hydroélectrique), part qui devrait continuer d’augmenter dans les années qui viennent, avec la fin progressive du nucléaire et les objectifs de décarbonation de notre société. «C’est ici que la possibilité de stocker l’électricité trouve son importance», note Mario Paolone. Le stockage permet en effet de bâtir des réserves en période de forte production, pour les utiliser en période de vache maigre.

Un équilibre difficile à tenir

La consommation d’électricité ne suit pas non plus un long fleuve tranquille. En fonction, entre autres, des heures d’activités économiques ou des besoins en chauffage et en éclairage, la demande varie selon des dynamiques journalières et saisonnières plus ou moins prédictibles. À cela s’ajoutent les baisses et hausses inopinées de consommation. Une affiche de finale de Coupe du Monde plus attirante que prévu et ce sont des milliers d’écrans en plus qui réclament du courant. Mises bout à bout, toutes ces fluctuations rendent difficile le maintien permanent de l’équilibre entre la production et la consommation.

Un équilibre d’autant plus important que, pour éviter les surcharges et les variations de fréquence, l’injection de puissance électrique dans le réseau doit suivre scrupuleusement la consommation. «C’est une nécessité physique», souligne Mario Paolone. Et c’est à Swissgrid, en tant que responsable du réseau national de transport de l’électricité, qu’il incombe d’ajuster en permanence cet équilibre en s’appuyant sur les marchés internationaux et les moyens de production et de stockage nationaux (lire le dossier ici). Le stockage doit donc permettre de maintenir des réserves pour les périodes où la production est basse et la consommation importante, mais aussi de réguler la tension du réseau en temps réel et à chaque instant. Une double tâche qui demande des outils spécifiques. «À chaque dynamique son système de stockage spécifique», prévient Mario Paolone.

Des solutions à toutes les échelles

En Suisse, ce sont actuellement les installations de pompage-turbinage – à l’instar de la centrale de Nant de Drance – qui réalisent l’essentiel de ce travail de stockage à court terme. Leur flexibilité et leur réactivité les rendent ainsi les plus à même de pallier rapidement un déséquilibre inopiné du réseau électrique, tandis que les barrages à accumulation assurent un stockage saisonnier.

D’autres technologies se développent cependant pour apporter encore plus de flexibilité à l’ensemble du système. Pour le stockage saisonnier, l’hydrogène obtenu par électrolyse et le méthane de synthèse sont désormais une réalité. Couplés à des installations photovoltaïques, divers systèmes de batteries stationnaires permettent quant à eux d’optimiser la part d’autoconsommation d’électricité des ménages et des entreprises. Mais leur rapidité de charge et

de décharge est désormais convoitée également pour la régulation quotidienne du réseau. De nouveaux outils à toutes les échelles donc, sur lesquels il faudra compter dans un futur proche pour maintenir le jeu d’équilibriste permanent qu’impose la gestion d’une ressource aussi centrale que l’électricité, dont les usages sont en pleine mutation.