Chaque printemps, les exploitations solaires de la province de Jeonnam, en Coree du Sud, recoivent un ordre absurde : « Arretez de produire. » L’Etat leur a dit d’installer des panneaux, et maintenant il leur ordonne de jeter l’electricite. C’est l’ecretement (curtailment). En 2022, le phenomene s’est produit 77 fois, et le chiffre ne cesse d’augmenter. Chaque annee, des dizaines de milliards de wons d’electricite disparaissent dans le vide.
Pourquoi ne pas la stocker ? Parce que les systemes de stockage (ESS) au lithium-ion ont pris feu plus de 30 fois entre 2017 et 2019 en Coree du Sud. Les riverains entendent « ESS » et s’y opposent d’emblee. Les primes d’assurance flambent, la rentabilite s’effondre.
Resumons le probleme : l’electricite est excedentaire, les batteries de stockage prennent feu, les agriculteurs croulent sous les frais de chauffage chaque hiver, et les engrais sont quasi integralement importes. Quatre problemes qui coexistent sans se parler.
Et si une seule batterie pouvait resoudre ces quatre problemes simultanement ?
La reponse qu’Edison a laissee il y a 120 ans
En 1901, Thomas Edison a brevete une batterie. La batterie fer-nickel. Cathode en nickel, anode en fer, electrolyte en solution aqueuse d’hydroxyde de potassium. A base d’eau.
Placez-la a cote du lithium-ion — les differences sont saisissantes.
| Fer-nickel | Lithium-ion | |
|---|---|---|
| Risque d’incendie | Zero. Electrolyte aqueux, emballement thermique impossible | Electrolyte organique, emballement thermique possible |
| Duree de vie | 30-50 ans. Les electrodes ne se corrodent pas | 10-15 ans. Remplacement obligatoire |
| Rendement aller-retour | 60-70 %. Un tiers de l’energie stockee est perdu | 85-95 % |
| Autodecharge | 20-30 % par mois. Inadaptee au stockage longue duree | 2-3 % par mois |
| Surcharge | Bienvenue. Produit de l’hydrogene | Risque d’explosion |
| Decharge profonde | Supportee | Dommages aux cellules |
| BMS | Inutile. Autoregulation | Indispensable. Panne = fin |
| Cout total sur 30 ans | 0 remplacement | 2-3 remplacements |
Les defauts sont evidents. Lourde, faible densite energetique, rendement aller-retour inferieur au lithium-ion, autodecharge rapide. Inutilisable pour les vehicules electriques. Impropre au stockage d’electricite au-dela d’un mois.
En examinant de plus pres la nature de l’autodecharge, on decouvre un fait interessant. Le fer charge de l’anode reagit spontanement avec l’eau de l’electrolyte (solution de KOH), produisant du gaz hydrogene. L’autodecharge n’est en realite qu’une electrolyse lente. La batterie genere de l’hydrogene petit a petit, meme au repos. Si l’on dispose d’un systeme de captage, une partie de l’energie « perdue » par autodecharge peut etre recuperee sous forme d’hydrogene. Dans la configuration Battolyser, les canalisations de captage sont deja integrees, de sorte que le surcout est minime.
Mais changeons d’angle. Si cette electricite allait de toute facon etre gaspillee par l’ecretement, que vaut-il mieux : perdre 100 % ou en recuperer au moins 65 % ? Pas besoin de la deplacer, donc le poids est sans importance. L’espace ne manque pas en zone rurale. Et le probleme du stockage longue duree se resout en convertissant l’energie en ammoniac. J’y reviens plus loin.
En fevrier 2026, une equipe de recherche de l’UCLA a annonce que sa batterie fer-nickel fabriquee par synthese de nanoclusters atteint une charge en quelques secondes et 12 000 cycles (plus de 30 ans). « On melange des materiaux courants et on chauffe », ont declare les chercheurs. Une technologie de 120 ans qui continue d’evoluer.
Quand la batterie devient une usine a hydrogene
C’est ici que l’histoire bascule.
L’Universite technologique de Delft (Pays-Bas) a developpe une technologie appelee Battolyser. Lorsque la batterie fer-nickel est chargee a 100 % et qu’on continue a y injecter du courant, l’eau a l’interieur se decompose en hydrogene (H₂) et oxygene (O₂). La batterie se transforme en electrolyseur. La premiere installation a echelle industrielle a ete achevee aux Pays-Bas en 2023.
Le point essentiel du Battolyser est qu’il integre batterie et electrolyseur en une seule machine. Acheter un electrolyseur separe doublerait le cout des equipements, mais le Battolyser ne demande qu’a continuer a recevoir du courant de charge. La commutation entre mode stockage et mode production d’hydrogene s’effectue en temps reel. Le rendement d’electrolyse en mode surcharge est de l’ordre de 60-70 %, comparable a l’electrolyse alcaline classique. On perd un tiers de l’electricite, mais la valeur reside dans le fait que tout se passe dans la meme machine, sans equipement supplementaire.
La logique d’exploitation est simple. On prevoit la demande et on ne reserve dans la batterie que la quantite necessaire a la decharge nocturne comme « zone de stockage » ; le reste de l’electricite excedentaire est directement oriente vers le mode surcharge pour produire de l’hydrogene des le depart.
Jour — Le surplus solaire arrive. On charge juste ce qu’il faut pour la decharge nocturne ; le reste passe directement en mode surcharge pour produire de l’hydrogene. Nuit — La batterie se decharge et l’electricite est vendue au reseau. (Fonction ESS)
Il ne s’agit pas d’un processus en trois etapes (charger → decharger → alimenter un electrolyseur separe), mais d’une seule etape : produire de l’hydrogene directement par surcharge. Les pertes de conversion sont bien moindres.
Un ESS au lithium-ion ne fait que stocker de l’electricite. Le Battolyser stocke l’electricite et produit de l’hydrogene dans un seul appareil, avec commutation en temps reel.
De l’hydrogene aux engrais
Une fois l’hydrogene disponible, l’etape suivante s’ouvre.
Combinez l’hydrogene (H₂) avec l’azote (N₂) de l’air et vous obtenez de l’ammoniac (NH₃). C’est le procede Haber-Bosch, invente en 1913, qui a rendu l’agriculture moderne possible. Mais ce n’est pas un procede simple : il exige des temperatures de 400 a 500 °C et des pressions de 150 a 300 atmospheres. Les usines traditionnelles produisent des centaines de milliers de tonnes par an ; on ne peut pas en installer une telle quelle en zone rurale.
Cependant, la synthese modulaire d’ammoniac a petite echelle progresse. La reduction electrochimique de l’azote et les ameliorations catalytiques permettent peu a peu la miniaturisation et la decentralisation. La technologie est encore au stade initial de commercialisation, et c’est la partie techniquement la plus exigeante du systeme. C’est pourquoi, dans la feuille de route, la synthese d’ammoniac n’intervient qu’a partir de la Phase 2.
Environ 80 % de la production mondiale d’ammoniac sert a fabriquer des engrais — la substance fondamentale de l’agriculture. Uree, nitrate d’ammonium, sulfate d’ammonium : tout vient de l’ammoniac.
La Coree du Sud importe la quasi-totalite de ses matieres premieres pour engrais. La crise de l’uree de 2021 a demontre la fragilite de cette dependance.
Les sorties principales d’un seul systeme sont au nombre de quatre :
- Electricite — Vente au reseau la nuit
- Hydrogene — Matiere premiere pour la synthese d’ammoniac, piles a combustible
- Ammoniac — Matiere premiere pour engrais (uree, nitrate d’ammonium, sulfate d’ammonium), solution d’uree, carburant maritime (a partir de la Phase 2)
- Chaleur — Chaleur residuelle de la batterie (~60 °C) pour le chauffage des serres (toutefois, la quantite de chaleur depend de la capacite de la batterie et de la frequence de charge/decharge ; il s’agit d’une source de chaleur d’appoint, et non d’un chauffage principal)
L’oxygene (O₂) est egalement produit comme sous-produit, mais son exploitation a des fins medicales ou aquacoles necessite des equipements supplementaires de purification, compression et transport — il ne genere donc pas de revenus automatiquement.
L’ESS au lithium-ion ne peut faire que le point 1.
« L’electricite de mes panneaux solaires fabrique mes engrais et chauffe ma serre. » Un circuit d’autosuffisance qui devient possible lorsque la synthese d’ammoniac sera operationnelle.
La saison change, le role aussi
Printemps et automne — La production depasse la demande. Saison d’ecretement. On ne reserve dans la batterie que la capacite minimale necessaire a la decharge nocturne, selon les previsions de demande, et tout le surplus est oriente vers le mode surcharge pour produire de l’hydrogene. Cet hydrogene est converti en ammoniac et stocke dans des reservoirs sous pression. Objectif : ecretement a 0 %.
Pourquoi ne pas garder l’electricite dans la batterie ? Parce que la batterie fer-nickel perd 20 a 30 % de sa charge par mois en autodecharge. L’electricite stockee au printemps n’arrivera jamais jusqu’a l’hiver. L’ammoniac, en revanche, se conserve sous forme liquide a temperature ambiante dans des reservoirs sous pression (8-10 atm), quasiment sans pertes. Le meme principe que le GPL. Stockage a court terme : batterie. Stockage a long terme : ammoniac. C’est le principe de conception central du systeme.
Ete — Pic de climatisation. Le decalage entre le pic de production solaire (13 h-15 h) et le pic de consommation de climatisation (17 h-20 h) est de 4 a 6 heures, ce qui fait de l’ete la saison ou l’ESS remplit le mieux sa fonction native de peak shifting. Les pertes par autodecharge sont negligeables sur quelques heures. On maximise les revenus de vente d’electricite par le decalage de pointe et, pendant les heures de midi ou le prix de marche de l’electricite est au plus bas, on peut basculer en mode surcharge pour produire de l’hydrogene.
Hiver — L’ensoleillement est insuffisant. L’ammoniac stocke depuis le printemps est utilise comme combustible ou reforme pour alimenter des piles a combustible. La chaleur residuelle de la batterie et la chaudiere a hydrogene chauffent les serres 24 heures sur 24.
L’electricite gaspillee au printemps devient le chauffage de l’hiver. Un transfert d’energie intersaisonnier.
Le calcul financier
Les matieres premieres font la difference
La competitivite a long terme d’une batterie se joue sur les matieres premieres.
| Fer-nickel | Lithium-ion (NMC) | Lithium-ion (LFP) | |
|---|---|---|---|
| Matieres premieres cles | Fer, nickel, KOH | Lithium, nickel, cobalt, manganese | Lithium, fer, phosphate |
| Cout matieres premieres par kWh | 15-30 $ | 50-80 $ | 30-50 $ |
| Volatilite des prix | Faible. Le fer est le metal le plus abondant | Elevee. Le prix du lithium a varie d’un facteur 8 | Moyenne. Dependance au lithium |
| Risque d’approvisionnement | Faible. Distribution mondiale | Eleve. 70 % du cobalt vient du Congo | Moyen |
Le lithium a depasse 80 000 $ la tonne en 2022 avant de s’effondrer sous les 10 000 $ en 2024. Le prix de la matiere premiere est en soi un facteur de risque. Le fer coute 100-150 $ la tonne. C’est le metal le plus abondant sur Terre.
Toutefois, cout de la matiere premiere et prix du produit fini sont deux choses differentes. Le lithium-ion beneficie de decennies de production de masse qui ont amene le produit fini a 100-150 $/kWh. Le fer-nickel, encore fabrique en petites series, se situe autour de 200-400 $/kWh. Si la production a grande echelle se concretise, l’avantage en matiere premiere pourra se refleter dans le prix final.
Cout total sur 30 ans
Le lithium-ion exige un remplacement complet tous les 10 ans. Sur 30 ans, cela fait trois fois. Sans compter le systeme de surveillance incendie, les primes d’assurance et la maintenance du BMS en continu.
Le fer-nickel ne demande qu’un seul remplacement d’electrolyte. Zero remplacement de modules. Pas d’equipement anti-incendie. Pas de BMS. Le cout d’installation initial est 1,2 a 1,5 fois plus eleve, mais le cout total sur 30 ans s’inverse.
Economie agricole (estimation)
Les chiffres ci-dessous sont des estimations basees sur une serre type de Jeonnam (environ 3 300 m², irradiation annuelle de 1 300 kWh/kW). Les economies reelles dependent de la taille des equipements, du type de culture et des fluctuations des prix de l’energie.
| Avant | Apres (estimation) | |
|---|---|---|
| Frais de chauffage annuels | 10-30 millions KRW | 2-6 millions KRW (reduction de 70-80 % via chaleur residuelle + chaudiere a hydrogene) |
| Frais d’engrais annuels | 5-15 millions KRW | Jusqu’a 50 % d’economie par production propre (apres synthese d’ammoniac) |
| Solution d’uree | Prix du marche + approvisionnement instable | Production locale autonome (apres synthese d’ammoniac) |
Avec l’ESS + hydrogene seuls, les economies de chauffage sont deja tangibles. Si la synthese d’ammoniac s’y ajoute, l’economie estimee par exploitation pourrait atteindre 10-25 millions KRW par an.
Ou et comment commencer ?
La province de Jeonnam possede la plus grande capacite solaire installee de Coree du Sud. Elle subit les plus forts ecretements et concentre de nombreuses serres agricoles avec une forte demande de chauffage. La ou le probleme est le plus aigu, la solution est la plus rentable. La technologie est deja validee. Edison l’a prouvee en 1901, l’Universite de Delft l’a demontree a echelle industrielle en 2023, et l’UCLA a pousse ses performances un cran plus loin en 2026. Il ne reste que le passage a l’echelle.
La strategie optimale n’est pas de construire une usine geante d’emblee, mais d’empiler des modules Battolyser au format conteneur comme des briques Lego. La demande augmente ? On ajoute des modules. Un echec ? Les pertes se limitent a un seul module.
Phase 1 (1-2 ans) : ESS + demonstration hydrogene Installer un Battolyser ESS de 1 a 10 MWh a Haenam ou Yeongam (Jeonnam). Designer la zone comme bac a sable reglementaire pour lever les barrieres de certification. A cette etape, le focus est la charge/decharge de l’ESS et la production d’hydrogene. L’hydrogene est vendu directement ou utilise pour le chauffage en chaudiere. Pas de synthese d’ammoniac. L’objectif est d’isoler la partie la plus complexe techniquement pour reduire les risques.
Phase 2 (3-5 ans) : Introduction de la synthese d’ammoniac Exploiter les donnees de demonstration pour impliquer la compagnie nationale d’electricite et les energeticiens regionaux. Passer a l’echelle GWh. C’est a cette phase que les usines modulaires de synthese d’ammoniac sont introduites. La miniaturisation du procede Haber-Bosch constitue le defi technique central de cette etape. La formation d’un consortium avec des entreprises siderurgiques et de metaux non ferreux pour la fabrication nationale est necessaire.
Phase 3 (5-10 ans) : Deploiement national et export Repliquer le modele de Jeonnam dans toutes les regions a forte densite solaire du pays. Exporter le package integre — « Solaire + ESS fer-nickel + Usine d’ammoniac + Chauffage de serres intelligentes » — vers l’Asie du Sud-Est, l’Afrique et le Moyen-Orient.
Objections previsibles et reponses
« Avec un rendement de 65 %, on perd un tiers de l’electricite. » C’est exact. Compare au lithium-ion (90 %), c’est moins bon. Mais la comparaison est mal posee. L’electricite perdue par ecretement a un rendement de 0 %. Le choix se fait entre 0 % et 65 %. La ou l’on peut installer du lithium-ion, qu’on le fasse. Ceci est une alternative pour les sites ou l’opposition des riverains et le risque d’incendie rendent l’installation impossible.
« L’ammoniac est toxique. N’est-ce pas dangereux en zone rurale ? » L’ammoniac inhale est un gaz toxique dangereux. C’est un fait qu’il ne faut pas minimiser. Toutefois, plus de 180 millions de tonnes d’ammoniac sont deja produites, transportees et stockees chaque annee dans le monde. Usines d’engrais, entrepots frigorifiques, installations chimiques : des dizaines d’annees de protocoles de securite ont ete accumules. Les installations modulaires rurales doivent imposer le stockage etanche, la detection de fuites et les systemes d’arret d’urgence.
« L’investissement initial est trop lourd. » L’investissement pour la demonstration Phase 1 (1-10 MWh) se chiffre en dizaines de milliards de wons. Sans subventions publiques ni bac a sable reglementaire, le secteur prive aurait du mal a le porter seul. Cependant, quand on sait que des centaines de milliards de wons d’electricite sont gaspilles chaque annee par l’ecretement, et que les importations d’engrais se comptent en milliers de milliards, le retour sur investissement attendu de la demonstration est largement justifie.
« Et qui s’en charge ? » C’est la question cle. La faisabilite technique et la rentabilite economique ne servent a rien sans un acteur qui execute. Les exploitants solaires sont liberes de l’ecretement. Les serristes reduisent leurs frais de chauffage. Les riverains des ESS n’ont plus peur des incendies. Les ecologistes saluent la production d’engrais zero carbone. La securite nationale gagne une base d’autosuffisance en uree et en engrais. Une structure ou toutes les parties prenantes y gagnent. Ce qu’il faut, c’est la decision politique de donner le premier coup de pioche.
La batterie qu’Edison a creee il y a 120 ans. De l’eau, du fer et du nickel. Elle ne brule pas, dure 30 ans, et quand on la surcharge, elle libere de l’hydrogene. Son rendement est inferieur a celui du lithium-ion, et la synthese d’ammoniac reste une montagne a gravir.
Pourtant, cette technologie merite l’attention, car elle trace un chemin : sauver l’electricite gaspillee et en faire des engrais et du chauffage. L’electricite perdue au printemps devient la chaleur de l’hiver. Ce n’est pas parfait, mais 65 % vaut mieux que 0 %. Il ne manque qu’une premiere demonstration.