Stockage d'énergie par air comprimé

Le principe de base du stockage d'énergie par compression de l'air est de stocker l'énergie sous forme de pression d'un gaz, le plus souvent l'air. L'énergie en excédent est utilisée pour comprimer l'air, ce qui augmente non seulement sa pression mais également sa température. Ce processus est exprimé par l'équation adiabatique de la compression :

${\displaystyle T2=T1({\tfrac {P2}{P1}})^{\tfrac {\gamma -1}{\gamma }}}$

Où T1 et T2 sont respectivement les températures initiale et finale de l’air, P1 et P2 les pressions initiale et finale, γ le rapport des capacités thermiques à pression constante et à volume constant^[1].

La décompression de l'air se fait en passant par une turbine, qui entraîne un générateur produisant de l'électricité, et provoque également une diminution de la température^[1].

L'utilisation du stockage d'énergie par air comprimé est particulièrement intéressante pour écrêter les pics de production d'énergies renouvelables, notamment photovoltaïque et éolienne, qui sont aléatoires et intermittentes^[2]. Cette solution est étudiée plus tardivement que le stockage par batteries ou le pompage-turbinage. Elle se développe en particulier en Chine et aux États-Unis dans les années 2020. Le rendement de la technologie est en 2025 compris, suivant les installations, entre 64 % et 72 %^{[3],[4],[5],[6]}.^[7]

Liste de centrales de stockage d'énergie par air comprimé^{[8],[3],[4],[5],[9]}

Pays	Région	Commune	Puissance (MW)	Capacité (MWh)	Rendement	Statut	Date d'ouverture
Allemagne		Huntorf	290	870	50%	En service	1979
USA	Alabama	Mc Intosh	110	2860	54%	En service	1991
Chine	Jiangsu	Changzhou	700	2800		En service	2022[10]? à vérifier par seconde source[7]
Chine	Hebei	Zhangjiakou	100	400		En service	2022[11]
Chine	Shandong	Feicheng	300	1800	72,1%	En service	2024[12]
États-Unis	Californie	Rosamond	500	4000		En projet	Étude débutée en 2021, achèvement prévu en 2030[13]
États-Unis	Californie	San Luis Obispo	400	3200		En projet	?
Australie	New South Wales	Broken Hill	200	1600		En projet	Étude débutée en 2022, achèvement prévu en 2029[14]
Chine	Henan	Sanmenxia	700	4200		En projet	Construction à partir de 2026

Willow Rock energy storage center, en Californie, est un projet de CAES développé par la société Hydrostor. Le site pourrait développer une puissance de 500 MW avec une capacité de stockage de 4 GWh. Débuté en 2021, le processus d'étude et de validation est en cours, en décembre 2025, par la California Energy Commission^[13];

Broken Hill, en Australie, est un projet de CAES utilisant les galeries d'une ancienne mine comme réservoir, d'une puissance de 200 MW et d'une capacité de 1 600 MWh. L'étude est entamée depuis 2022 et prévue pour s'achever en 2029^[14].

Les premières usines de stockage d'énergie par air comprimé, construites à Huntorf en 1979 et à Mc Intosh en 1991, présentent l'inconvénient d'un faible rendement de l'ordre de 50 %. La chaleur fatale provoquée par la compression n'est pas valorisée et dissipée dans l'atmosphère, c'est une perte d'énergie. Par ailleurs, l'air doit être réchauffé avant son injection dans la turbine qui entraîne le générateur, nécessitant une consommation d'énergie fossile (gaz ou fuel). Cette addition de perte et de consommation d'énergie explique le rendement spécifique très moyen de ces installations dites «conventionnelles»^[15],[16].

Les systèmes dits «avancés» améliorent le rendement global du système, autour de 70 %, en stockant la chaleur fatale issue de la compression pour l'employer ensuite au réchauffage de l'air entrant dans la turbine^[15],[17].