La guerre de l’énergie a déjà commencé en Ukraine : pourquoi l’Europe a tout intérêt à développer le stockage thermique

Source: The Conversation – France (in French) – By Boris Kosoy, Directeur de l’Institut du froid, des cryotechnologies et de l’écoénergétique à l’Université nationale technologique, Université nationale technologique d’Odessa

La guerre en Ukraine rappelle la vulnérabilité des infrastructures énergétiques, qui peuvent alors se muer en cibles militaires, pourtant proscrites en tant que telles par le droit des conflits armés : terminaux gaziers, centrales nucléaires, lignes à haute tension… Toutefois, des solutions existent pour rendre notre système énergétique plus résilient, par exemple celles fondées sur le stockage de chaleur plutôt que le simple transport d’électricité ou de gaz. Ce domaine demeure malheureusement, à l’heure actuelle, un impensé des politiques de transition énergétique.

Lorsque la Russie a entrepris de frapper systématiquement les infrastructures énergétiques ukrainiennes, des millions de personnes ont été brutalement plongées dans l’obscurité au cœur de l’hiver. Des postes électriques ont explosé, des transformateurs ont brûlé, les systèmes de chauffage se sont arrêtés, laissant des communautés entières sans défense. Ces attaques allaient bien au-delà de la destruction matérielle : elles révélaient un danger longtemps ignoré en Europe, celui d’une énergie désormais militarisable.

Pendant des décennies, les débats européens sur la sécurité énergétique ont porté sur les marchés, l’approvisionnement en combustibles et la décarbonation. Or la guerre en Ukraine a mis en lumière une vulnérabilité que ni les stocks stratégiques ni les mécanismes de régulation des prix ne peuvent corriger : la fragilité physique du réseau électrique.

À mesure que les systèmes deviennent plus numériques, plus interconnectés et plus essentiels à tous les aspects de la vie quotidienne, ils sont de plus en plus exposés aux cyberattaques, mais également aux missiles, aux sabotages et aux phénomènes climatiques extrêmes.

Cette nouvelle réalité impose une question clé. Lorsque les infrastructures électriques deviennent une cible militaire stratégique, comment renforcer la résilience énergétique d’un État ?

Comment l’énergie est devenue un champ de bataille

La guerre en Ukraine illustre de manière directe comment les conflits contemporains visent les fondements mêmes du fonctionnement d’un pays. Les frappes russes ont ciblé les centrales électriques, les corridors à haute tension, les postes de transformation, avec un objectif clair : déstabiliser l’ensemble de l’appareil d’État en perturbant l’alimentation énergétique.

De grandes centrales thermiques ont été délibérément mises à l’arrêt pour isoler des régions entières. Les installations hydrauliques du Dniepr ont également été frappées, créant des risques d’inondations massives et de coupures prolongées. Même les lignes d’alimentation des centrales nucléaires – jusqu’ici considérées comme intouchables – ont été visées à plusieurs reprises.

Ces attaques s’inscrivent dans une stratégie cohérente. En faisant tomber l’électricité, on fait tomber des services essentiels : les hôpitaux basculent sur des groupes électrogènes à l’autonomie limitée, les stations de pompage – qui permettent l’approvisionnement en eau potable – cessent de fonctionner, les télécommunications s’interrompent, les processus industriels se figent…

Les villes retrouvent soudain leur forme antérieure à l’ère électrique. L’électricité devient alors un levier militaire à part entière.

Une Europe vulnérable face à des réseaux vieillissants

Ce scénario ne concerne pas seulement le territoire ukrainien. L’Europe possède des réseaux électriques très centralisés, hautement numérisés et déjà à des niveaux de charge élevés, avec des marges de manœuvre physiques et opérationnelles limitées.

Même en l’absence de conflit armé, ces réseaux sont exposés à une combinaison de risques : cyberattaques, actes de sabotage, phénomènes climatiques extrêmes, montée en puissance de l’électrification et dépendance accrue aux technologies numériques.

Les vulnérabilités européennes ressemblent à celles de l’Ukraine, mais leur origine est différente. En Ukraine, les vulnérabilités du système énergétique résultent à la fois d’un héritage de réseaux centralisés, d’un sous-investissement prolongé et de leur exploitation délibérée comme cibles militaires. En Europe de l’Ouest, elles proviennent principalement de choix de conception effectués en temps de paix.

Une grande partie des infrastructures européennes a été construite dans les années 1970, pendant une période où le risque géopolitique se résumait aux chocs pétroliers. Les grands actifs centralisés – centrales nucléaires françaises, terminaux GNL allemands, nœuds de transport d’électricité – ont d’abord été conçus pour être efficients, dans une logique d’optimisation économique et de fonctionnement en régime normal. Pourtant, une attaque ou un incident local peut entraîner des effets en cascade et en faire des points de défaillance majeurs.

La numérisation, tout en améliorant la gestion du réseau – par exemple grâce aux compteurs communicants qui permettent une meilleure visibilité des consommations, ou aux centres de pilotage du système électrique (ou dispatching) qui ajustent en temps réel l’équilibre entre production et demande – élargit le champ des menaces. Un simple piratage peut perturber le fonctionnement d’un poste électrique ou désorganiser la conduite du réseau, sans qu’aucune charge explosive ne soit déclenchée. Le changement climatique multiplie en outre les stress sur le réseau (par exemple, risque d’incendie ou de rupture du fait de la surchauffe), en particulier en Europe centrale et orientale.

Face à cela, l’Europe souffre de déficits structurels. L’Union européenne a développé des règles sectorielles pour le marché de l’électricité, la sécurité d’approvisionnement et, séparément, la cybersécurité. En revanche, elle ne s’est pas dotée d’un cadre transversal dédié à la résilience matérielle et opérationnelle des réseaux en situation de crise.

Elle ne dispose pas non plus d’une stratégie réellement coordonnée pour déployer des solutions de secours décentralisées (par exemple des micro-réseaux capables de fonctionner en « îlotage », des capacités locales de stockage d’énergie ou de chaleur, etc.), au-delà des réponses d’urgence comme le recours ponctuel à des groupes électrogènes. Enfin, l’Europe ne pratique que rarement des tests de résistance coordonnés (« stress tests », c’est-à-dire des exercices de crise et scénarios d’incident éprouvés de manière organisée). Faute de pilotage clair au niveau de l’UE, ce sujet demeure un impensé des politiques de transition énergétique.

Pourtant, garantir la stabilité du réseau électrique revient à garantir la continuité des industries et des services publics, de santé, mais aussi celle de la démocratie. La résilience énergétique est un élément central de la souveraineté d’un État.

Le stockage thermique, levier de résilience énergétique

Le système énergétique européen est donc en transition, exposé à des menaces hybrides et engagé dans un mouvement de décentralisation, par exemple, avec la production décentralisée d’électricité photovoltaïque. Dans ce contexte, l’Europe ne doit pas seulement renforcer la résilience de son réseau électrique, mais également diversifier ses sources d’énergie et surtout ses modes de stockage de l’énergie.

Le stockage thermique (on parle de technologies TES, pour Thermal Energy Storage) désigne les moyens permettant d’accumuler un excès de production de chaleur pour la restituer plus tard, en fonction de la demande. Or, 50 % de la consommation d’énergie finale en Europe est utilisée pour le chauffage et le refroidissement. Stocker l’énergie directement sous forme de chaleur de façon décentralisée, au plus proche des consommateurs finaux, permet de répondre à une large partie des besoins sans passer par le réseau électrique.

Ces dispositifs, particulièrement robustes, sont déjà matures au plan technologique et ne nécessitent pas de terres rares, contrairement aux batteries électriques. Les TES offrent ainsi, pour des usages thermiques, une solution complémentaire aux batteries électriques. En ce sens, elles renforcent aussi indirectement la résilience du réseau électrique. De cette façon, ils peuvent réduire les pics de demande électrique, aussi bien en fonctionnement normal qu’en situation perturbée.

Trois grandes familles de TES existent :

Le stockage sensible (nommé d’après la « chaleur sensible », liée à l’augmentation de la température de fluides ou de matériaux – eau, céramique ou sels fondus pour des hautes températures), mais sans changement de phase (solide/liquide ou liquide/gaz). Il s’agit d’une solution simple, durable et à coûts maîtrisés.
Le stockage latent (d’après la « chaleur latente », en lien avec l’énergie absorbée ou libérée lors d’un changement de phase) est fondé sur des matériaux à changement de phase. Ces derniers offrent une forte densité énergétique, pour des variations de températures moindres.
Le stockage thermochimique, enfin, est fondé sur des réactions réversibles permettant un stockage longue durée avec un rendement élevé et sans pertes thermiques. C’est celui qui propose la densité énergétique la plus importante.

Les solutions fondées sur le stockage sensible sont aujourd’hui largement utilisées dans l’industrie alors que le stockage latent n’en est qu’aux prémices de la commercialisation. Les applications du stockage thermochimique, enfin, n’en sont encore qu’à la preuve de concept.

Ces technologies présentent des caractéristiques intéressantes : une longue durée de vie (plus de vingt à trente ans), une bonne résistance au cyclage thermique (c’est-à-dire, l’alternance de phases de charge et de décharge), l’absence de matériaux critiques, et enfin une sécurité d’utilisation intrinsèque.

Leur conception physique relativement simple ainsi que leur compatibilité avec les réseaux de chaleur, les procédés industriels ou encore les micro-réseaux (ou smart grids), intégrant des énergies renouvelables, renforcent encore leur intérêt.

Il est urgent de développer des écosystèmes de recherche transnationaux, y compris avec l’Ukraine, qui permettront de développer de nouvelles solutions TES innovantes. Le projet franco-ukrainien Nadiya, auquel nous participons, illustre cette dynamique. Ce projet réunit l’Université nationale de technologie d’Odessa, l’Université de Pau et des Pays de l’Adour et l’Insa Lyon afin de développer des systèmes de stockage d’énergie basés sur des matériaux à changement de phase avancés.

Dans ce projet, les chercheurs ukrainiens apportent des données empiriques uniques sur le fonctionnement des infrastructures sous attaque et les besoins thermiques en situation de crise. Ces enseignements sont précieux pour l’Europe, confrontée elle aussi à un risque énergétique accru.

De l’Ukraine à l’Europe, des solutions à développer

Du point de vue technique, le stockage thermique ne résoudra pas tout, mais sa robustesse, sa durée de vie et son indépendance vis-à-vis des matériaux critiques en font un levier important d’autonomie et de stabilité.

L’expérience ukrainienne le montre : même lorsque l’électricité revenait par intermittence, de nombreuses installations industrielles devaient interrompre leur production, faute de chaleur. Dissocier la stabilité thermique de la stabilité électrique favorise ainsi la résilience énergétique globale.

Pourtant, l’Europe peine encore à intégrer le TES dans ses stratégies nationales. Son déploiement souffre de normes incomplètes, d’un manque de projets pilotes et d’une reconnaissance insuffisante au niveau politique. C’est regrettable.

En pratique, il conviendrait de renforcer la planification régionale de la résilience et de pratiquer régulièrement des tests de résistance (« stress tests ») et de sensibiliser davantage le grand public. À une échelle institutionnelle, la coopération entre les ministères nationaux de l’énergie et de la défense mériterait d’être renforcée.

Le Vieux Continent est aujourd’hui confronté à un choix déterminant : continuer à considérer l’énergie comme une simple marchandise, ou la reconnaître comme l’un des piliers fondamentaux de sa sécurité collective, au même titre que la défense ou la santé publique.

Les auteurs ne travaillent pas, ne conseillent pas, ne possèdent pas de parts, ne reçoivent pas de fonds d’une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n’ont déclaré aucune autre affiliation que leur organisme de recherche.

– ref. La guerre de l’énergie a déjà commencé en Ukraine : pourquoi l’Europe a tout intérêt à développer le stockage thermique – https://theconversation.com/la-guerre-de-lenergie-a-deja-commence-en-ukraine-pourquoi-leurope-a-tout-interet-a-developper-le-stockage-thermique-274321