Besoins de stockage d’électricité de longue durée pour faire face aux épisodes de Dunkelflaute en Europe

Pourquoi des semaines calmes et nuageuses comptent pour notre électricité

L’Europe se dépêche de fonctionner avec de l’électricité propre issue des éoliennes et des panneaux solaires. Mais que se passe-t-il lors d’une longue période grise et sans vent, quand ces sources produisent à peine ? Cette étude examine ces épisodes rares mais dangereux — appelés en allemand « Dunkelflaute », littéralement « calme sombre » — et évalue quelle quantité de stockage électrique de longue durée l’Europe devra disposer pour maintenir l’éclairage sans recourir aux combustibles fossiles.

Longues périodes de vent et de soleil faibles

Les auteurs analysent 35 années de données météorologiques historiques à l’échelle de l’Europe pour repérer les périodes prolongées où la production éolienne et solaire est anormalement faible pendant plusieurs jours voire plusieurs semaines. Ces « sécheresses » renouvelables surviennent souvent en hiver, lorsque la demande d’électricité est elle aussi élevée pour le chauffage et l’éclairage. Bien que les éoliennes et panneaux ne tombent jamais à zéro partout, la production combinée peut rester très en dessous de la normale pendant longtemps, contraignant le système à puiser fortement dans les options de secours. L’étude montre que l’événement hivernal le plus sévère de leurs données — une Dunkelflaute continentale en 1996/97 — détermine en grande partie l’ampleur du stockage de longue durée nécessaire dans un système électrique entièrement renouvelable.

De combien de stockage l’Europe a-t-elle réellement besoin

Pour traduire ces extrêmes météorologiques en besoins concrets pour le système, les chercheurs exécutent un modèle informatique détaillé du secteur électrique européen. Ils laissent le modèle choisir le mélange le moins coûteux d’éolien, solaire, hydroélectricité, bioénergie, nucléaire (dans certains scénarios) et différents types de stockage, tout en couvrant heure par heure la demande sans combustibles fossiles. Les batteries à court terme gèrent les fluctuations quotidiennes, mais le stockage de longue durée — modélisé principalement sous forme d’hydrogène stocké en souterrain puis reconverti en électricité — couvre les longues périodes de faible vent et d’ensoleillement. En supposant des liaisons de réseau réalistes entre pays, le système le moins coûteux capable de survivre à la pire Dunkelflaute nécessite environ 351 térawattheures d’énergie de stockage de longue durée, soit à peu près sept pour cent de la consommation électrique annuelle de l’Europe.

Le partage d’électricité aide, mais jusqu’à un certain point

L’Europe peut atténuer l’impact du mauvais temps en échangeant de l’électricité entre frontières. Lorsqu’une région est nuageuse et calme, une autre peut encore être venteuse ou ensoleillée. Le modèle teste quatre niveaux de connexions transfrontalières, depuis chaque pays agissant comme une « île énergétique » jusqu’à une Europe hypothétique parfaitement interconnectée en « plaque de cuivre ». Des connexions plus fortes réduisent toujours les besoins totaux de stockage, car l’électricité et l’hydrogène peuvent circuler des régions mieux dotées vers celles en difficulté. Pourtant, même avec des échanges illimités, le besoin minimum de stockage reste d’environ 159 térawattheures, soit près de trois pour cent de la demande annuelle. Dans des plans de réseau réels et basés sur des politiques, les auteurs constatent que l’équilibrage géographique aide seulement partiellement lors des pires événements, car de nombreux pays subissent la même Dunkelflaute hivernale simultanément.

D’autres aides : barrages, centrales nucléaires et secours fossiles

L’étude explore également comment d’autres technologies modifient la donne. Les réservoirs hydroélectriques existants et les stations de transfert d’énergie par pompage accumulent déjà d’importantes capacités de stockage de longue durée dans certaines régions, en particulier en Scandinavie et en Espagne, et peuvent remplacer une partie du stockage par hydrogène sur place. L’ajout de centrales nucléaires réduit davantage les besoins de stockage, surtout dans les scénarios à forte capacité nucléaire, car les réacteurs peuvent fournir une production stable durant les sécheresses hivernales et diminuer la quantité d’éolien et de solaire devant être soutenue. Cependant, même des extensions nucléaires généreuses laissent un besoin substantiel de stockage de longue durée. Les auteurs testent ensuite des centrales de secours au fioul combinées à la capture directe d’air pour compenser les émissions ; cette combinaison ne remplace la majeure partie du stockage que si le coût de l’élimination du carbone est irréaliste­ment bas, et même dans ce cas, des dizaines de térawattheures de stockage restent nécessaires.

Planifier pour des événements rares mais cruciaux

Une inquiétude est que les planificateurs conçoivent souvent les futurs systèmes électriques en n’utilisant que quelques années météorologiques représentatives, ce qui peut faire manquer la Dunkelflaute la plus sévère. Ici, l’hiver le plus mauvais des données exige environ 40 pour cent de stockage en plus que l’année suivante la plus sévère. Parce que de tels événements extrêmes sont rares, les investisseurs privés peuvent hésiter à construire suffisamment de stockage de longue durée qui restera inactif la plupart du temps. Les auteurs soutiennent que des politiques publiques et des règles de marché seront probablement nécessaires pour garantir ces réserves de sécurité. Ils soulignent aussi que l’aménagement de stockages souterrains d’hydrogène et des équipements associés prendra de nombreuses années, d’où la nécessité d’agir tôt si l’Europe veut atteindre ses objectifs climatiques tout en maintenant la fiabilité électrique.

Ce que cela signifie pour l’avenir énergétique de l’Europe

En termes simples, l’étude conclut qu’un système électrique européen propre et fiable ne peut pas s’appuyer uniquement sur l’éolien, le solaire et les batteries à court terme. Pour traverser de longues périodes sombres et calmes, l’Europe aura besoin d’une grande quantité de stockage de longue durée — de l’ordre de plusieurs centaines de térawattheures —, ainsi que de fortes connexions internationales et du soutien de l’hydroélectricité et, possiblement, d’un peu de nucléaire. Bien que techniquement réalisable, cela nécessitera des investissements importants et une planification rigoureuse. Se préparer dès maintenant à ces événements de Dunkelflaute, estiment les auteurs, est essentiel pour rendre la transition vers les énergies renouvelables à la fois sûre pour le climat et fiable au quotidien.

Citation: Kittel, M., Roth, A. & Schill, WP. Long-duration electricity storage needs for coping with Dunkelflaute events in Europe. Nat Commun 17, 4210 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-72681-5

Mots-clés: stockage d’énergie de longue durée, sécheresses renouvelables, système électrique européen, stockage d’hydrogène, sécurité énergétique