Batteries incluses : comment les systèmes de stockage permettent la transition énergétique mondiale
Dans le dernier article de notre série consacrée aux secteurs facilitant la transition énergétique, nous nous penchons sur l’importance des systèmes de stockage d’énergie par batterie pour atténuer les problèmes d’intermittence liés aux sources d’énergie renouvelables, et sur les opportunités de rendement qu’elles offrent.
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Les énergies renouvelables représentent une part croissante du bouquet énergétique mondial. Cela reflète l’engagement continu des gouvernements du monde entier à décarboner la production d’électricité et, à l’échelle mondiale, la nature compétitive des énergies renouvelables qui en fait une option attrayante pour renforcer la sécurité énergétique et l’abordabilité.
Selon le Revue mondiale de la consommation d’énergie 2025 de l’Agence internationale de l’énergie, les énergies renouvelables et le nucléaire représentaient plus de 40 % de la production d’électricité en 2024, les énergies renouvelables représentant à elles seules environ un tiers. En outre, les nouvelles énergies renouvelables et l’énergie nucléaire ont représenté plus de 80 % de la croissance de la production d’électricité l’année dernière, un nouveau record et nettement supérieur à la part d’environ deux tiers de la croissance enregistrée en 2022 et 2023, les énergies renouvelables étant responsables de plus des trois quarts de l’augmentation.
Les chiffres sont beaucoup plus élevés dans les régions les plus avancées dans leur transition énergétique, l’Union européenne, par exemple, produisant environ les trois quarts de l’énergie à partir d’énergies renouvelables et nucléaires en 2024, les énergies renouvelables en particulier représentant la plus grande part et plus de la moitié de toute la production d’électricité.
Croissance de la production d’électricité par source
Part de la production d’électricité par source et par région
Source : Agence internationale de l’énergie, Global Energy Review 2025.
Sous-charge et surcharge : énergies renouvelables, intermittence et défis d’intégration
C’est bien connu et, du point de vue des tentatives de réduction des émissions mondiales de carbone, ou simplement pour améliorer la sécurité énergétique et l’abordabilité, ces chiffres mettent en évidence les progrès positifs qui ont été réalisés et l’accélération continue de la transition énergétique au cours des dernières années.
Ce dont on parle moins, c’est du défi que cette dépendance croissante aux énergies renouvelables pose aux réseaux énergétiques nationaux, en grande partie en raison de la nature intermittente de l’énergie renouvelable. L’ensoleillement sur les panneaux solaires, la présence (et la vitesse) du vent pour faire tourner les turbines et d’autres éléments naturels liés aux conditions météorologiques qui alimentent ces sources d’énergie ne sont pas constants au cours d’une journée donnée – et peuvent différer considérablement même des prévisions à la journée, ce qui pose des défis pour la planification de la capacité énergétique.
Cela fonctionne dans les deux sens : il y a des moments où ces sources produisent tellement d’énergie qu’elles peuvent créer une surcharge d’électricité sur le réseau pour laquelle la demande est insuffisante (pensez à un samedi ensoleillé et venteux) ; et les moments où la production d’électricité est insuffisante pour répondre à la demande (comme un jour de semaine froid et sombre en hiver avec de faibles vitesses de vent). De plus, au cours d’une journée donnée, ces pics de production peuvent être en décalage avec les pics de demande.
Une façon de le montrer est d’examiner les prix de l’électricité, qui ont montré une volatilité accrue ces dernières années à mesure que la pénétration des énergies renouvelables a augmenté et que les prix du gaz ont changé – y compris avec plus d’heures cumulatives où les prix de l’électricité sont à zéro ou en dessous, reflétant les périodes où il y a une surcharge d’électricité. Le graphique ci-dessous met en évidence cette dynamique en Europe, où les énergies renouvelables représentent la plus grande part de la production d’électricité.
Heures cumulées avec des prix de l’électricité à zéro depuis 2019
Source : Wood Mackenzie, mars 2025.
Ces défis d’intégration sont importants, notamment compte tenu de la demande croissante d’énergie C’est ce que nous avons constaté – et qui ne devrait que s’accentuer avec l’électrification des secteurs de la chaleur et des transports dans les années à venir – à l’échelle mondiale. Cela reflète une confluence de tendances, notamment la consommation croissante de données et l’utilisation de l’intelligence artificielle, l’adoption accrue des véhicules électriques, l’expansion continue de la production d’hydrogène vert, la pénétration croissante des pompes à chaleur et des technologies connexes, etc.
Il est également vrai que la résolution du défi de l’impact de l’intermittence des énergies renouvelables sur le réseau est essentielle à la poursuite du développement des énergies renouvelables elles-mêmes. En bref, si la valeur des électrons verts est volatile et peut être érodée pendant les périodes d’offre excédentaire, cela a un effet d’entraînement sur les incitations économiques à construire et à exploiter de l’énergie renouvelable.
Construction de batteries : résoudre l’énigme des énergies renouvelables
C’est là qu’interviennent les solutions de stockage par batterie. En fournissant un mécanisme pour soutenir la stabilité du réseau et créer une cohérence de l’approvisionnement en électricité, les systèmes de batteries peuvent être considérés comme un catalyseur essentiel des sources d’énergie renouvelables et d’une pénétration accrue des énergies renouvelables et, en tant que tels, comme un élément essentiel de la transition énergétique mondiale.
Les principes de base sont simples. Les batteries peuvent stocker la production d’électricité lorsque l’offre est plus élevée ou que la demande est plus faible, puis la restituer au réseau plusieurs heures plus tard lorsque l’offre baisse ou que la demande augmente, sous l’effet des signaux de prix du marché ou d’autres mécanismes. Cela permet d’atténuer la dynamique de l’offre et de la demande, ce qui permet d’obtenir une offre d’énergie plus cohérente qui réagit mieux à la variabilité de la demande. Cela permet également de s’assurer que l’offre excédentaire n’est pas « gaspillée » – par exemple, au cours de l’hiver 2022 et 2023, le Royaume-Uni généré un surplus d’énergie éolienne qui aurait pu alimenter 1,2 million de foyers.
Bien sûr, le stockage par batterie n’est pas nouveau en tant que concept, mais l’adoption de cette technologie au niveau du réseau a toujours été freinée par des limitations techniques. Par exemple, il y a à peine deux ans, la capacité d’une batterie à stocker et à décharger de l’énergie pendant une heure ou plus était considérée comme relativement à la pointe de la technologie, mais ces batteries de courte durée limitaient clairement les services de système de stockage, limitant leur capacité à prendre en charge les fluctuations intrajournalières de l’offre et de la demande. Les batteries de courte durée ne pourraient généralement offrir que des services de réponse en fréquence et de restauration du réseau (voir ci-dessous) qui, bien qu’importants, ne constituent pas le service principal et donc la source de revenus des systèmes de batteries d’aujourd’hui.
Le stockage de plus longue durée (jusqu’à quatre, voire huit heures de batterie) devient de plus en plus économiquement viable, tandis que dans le même temps, nous constatons une augmentation du nombre de fois où ces systèmes peuvent être « cyclés » (chargés et déchargés), ce qui leur confère une durée de vie opérationnelle plus longue. L’évolution technologique en cours modifie les règles du jeu et catalyse ainsi davantage d’investissements dans ce domaine.
Les gouvernements du monde entier reconnaissent les avantages accrus du stockage de l’énergie par batterie, qui sont de plus en plus ajoutés dans le cadre des plans nationaux de transition énergétique. C’est particulièrement vrai en Europe, où la pénétration des énergies renouvelables est la plus élevée et où pas moins de 14 gouvernements ont déjà inclus le stockage par batterie dans leurs politiques énergétiques. Cela se traduit par un soutien politique pour développer et redessiner les marchés des batteries, et par l’octroi de subventions continues pour installer des systèmes et permettre aux propriétaires de batteries de générer des revenus stables et attrayants.
De plus en plus de gouvernements européens incluent le stockage par batterie dans leurs plans énergétiques...
… et la capacité de stockage par batterie augmente rapidement
Source : Wood Mackenzie, NECPS, mars 2025.
Opportunités pour les investisseurs dans la révolution du stockage par batterie
Un tel niveau d’investissement requis offre clairement des opportunités potentielles pour les investisseurs. Le stockage par batterie peut donc être considéré comme l’une des technologies de croissance clés de la transition énergétique mondiale, et il existe un besoin évident de capitaux privés pour s’associer aux gouvernements afin d’aider à alimenter la révolution et à financer l’installation de nouvelles capacités à l’échelle mondiale.
De plus, le coût de mise en œuvre de la technologie des batteries a considérablement diminué, ce qui améliore encore le dossier d’investissement, ainsi que le rendement et le rendement potentiels, pour les investisseurs dans de nouvelles installations de batteries.
Le coût de fabrication et d’installation d’un nouveau système de stockage par batterie a considérablement baissé
Mais comment les investisseurs rentrent-ils sur ces investissements dans les batteries ? La réponse se trouve de plusieurs façons.
Historiquement, en Allemagne par exemple, la principale source de revenus était générée par les services de « restauration de fréquence », par lesquels la batterie générait des revenus en échange d’être mise à la disposition de l’opérateur de réseau pour stabiliser la fréquence du réseau dans un délai très court. Les délais varient de 30 secondes à 12,5 minutes selon la nature du service de réserve utilisé, les prix étant déterminés par des enchères et hiérarchisés de sorte que l’électricité du plus bas soumissionnaire soit tirée en premier (voir graphique).
Services de rétablissement de fréquence et réserves
Source : www.next-kraftwerke.com
Des services similaires de « réponse en fréquence » sont actifs sur le marché bien établi des batteries au Royaume-Uni. Cependant, ces marchés sont de taille limitée et saturent rapidement avec le nombre croissant de batteries déployées, en gardant à l’esprit que d’autres technologies peuvent également participer à ces marchés.
Un autre flux de revenus est généré par l’arbitrage des prix de l’électricité, par lequel les négociants en batteries recherchent des « écarts » de prix entre les prix de l’électricité à la demi-heure (c’est-à-dire la différence entre les prix les plus bas et les plus élevés de l’électricité ce jour-là).
Pour maximiser l’opportunité de revenus, les traders « achètent » de l’énergie du réseau pour la stocker dans leurs batteries lorsque la demande et les prix sont plus bas, et la « revendent » lorsque la demande et les prix sont plus élevés, générant ainsi un rendement d’arbitrage. Ce trading peut se dérouler sur plusieurs marchés (day-ahead, intraday, continuous intraday et balancing) en fonction de la stratégie.
L’augmentation à plus long terme de la volatilité des prix de l’énergie, en particulier à la lumière des défis d’approvisionnement énergétique mondiaux suite au début du conflit en cours en Ukraine, rend cette opportunité commerciale plus importante, comme le montre le graphique ci-dessous.
La volatilité des prix de l’énergie augmente les possibilités d’arbitrage commercial
Source : Analyse Schroders Greencoat
Comme indiqué ci-dessus, le revenu peut être encore augmenté par des programmes d’aide gouvernementaux, comme au Royaume-Uni où le Mécanisme du marché de capacité Fournit un soutien financier (paiements de disponibilité) aux actifs disponibles pour fournir de l’énergie de secours au réseau en cas de pénurie d’approvisionnement à court terme.
Les stratégies de restauration de fréquence et d’arbitrage présentent toutes deux un niveau élevé de volatilité, que les propriétaires de batteries peuvent chercher à atténuer par le biais de contrats à prix fixe. Ceux-ci donnent à l’acheteur (« optimiseur » - l’entité qui achète et vend l’énergie) le contrôle du fonctionnement de la batterie et une flexibilité totale pour optimiser la pile de revenus de la batterie sur les différents marchés.
Nous assistons à une évolution des propositions d’optimisation du stockage par batterie sur le marché, avec des solutions telles que :
- Contrats « plancher » : l’optimiseur s’engage à payer un montant minimum (« prix plancher »), le propriétaire de la batterie ayant droit à une part des revenus générés au-delà de ce prix.
- Contrats de péage : l’optimiseur paie un prix fixe quelles que soient les conditions du marché ; Le prix fixe n’est soumis qu’à la condition que la batterie réponde à certains critères de performance.
Les propriétaires de batteries peuvent structurer leurs revenus par le biais d’une combinaison de péages et d’accords planchers, et conserver une certaine exposition aux prix « marchands » (trading), en fonction de leurs attentes en matière de rendement et de leur appétit pour le risque.
Enfin, il existe également des opportunités émergentes dans la colocalisation du stockage par batterie, par exemple dans le cadre de nouvelles énergies renouvelables ou du développement de centres de données, pour fournir des solutions de stockage d’énergie directes à des actifs spécifiques – et qui offrent toujours la possibilité d’acheter et de vendre de l’électricité du réseau. Cela peut permettre des incitations économiques supplémentaires pour soutenir l’installation initiale du stockage par batterie et, surtout, signifie qu’il existe un acheteur co-localisé et prêt pour l’énergie stockée.
Soutenir la transition énergétique mondiale – et opportunités de portefeuille
Il est clair que le stockage par batterie peut jouer un rôle clé dans la transition énergétique mondiale. Les principaux défis liés au déploiement accru des énergies renouvelables créent sur le marché un besoin de solutions de stockage de l’énergie pour lisser l’offre et la demande – et donc des opportunités de générer des flux de revenus attrayants et réguliers.
Les améliorations technologiques – et le soutien croissant des gouvernements – accélèrent le déploiement et créent les conditions nécessaires à l’expansion de ce secteur à grande échelle. En parallèle, les coûts de fabrication et d’installation continuent de baisser, ce qui renforce encore la viabilité économique du stockage par batterie en tant qu’investissement diversifié au sein des portefeuilles d’infrastructures de transition énergétique.
De plus, des techniques de trading de plus en plus sophistiquées se sont développées sur des marchés à maturation rapide, comme au Royaume-Uni et dans d’autres parties de l’Europe, ce qui crée la possibilité spécifique de maximiser les revenus grâce à l’arbitrage des prix volatils de l’électricité. Pour ceux qui recherchent des rendements plus contractuels, classiquement « similaires à ceux d’une infrastructure », il existe également un éventail croissant de mécanismes contractuels sur le marché.
Tout cela constitue un solide argument d’investissement pour le stockage par batterie. Plus important encore, la croissance du secteur des batteries pourrait contribuer à relever les défis liés à l’intermittence des énergies renouvelables et à renforcer ainsi la valeur des électrons verts, qui pourraient être la clé de la prochaine phase de la transition énergétique mondiale.
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