Le stockage d'énergie thermique mobile (M-TES) est une technologie adaptée au transport de chaleur destinée au chauffage résidentiel ou tertiaire, voire à certaines industries. Il s’agit d’une alternative aux solutions classiques de chauffage, telles les réseaux de chaleur ou les chaudières individuelles. Cette alternative est intéressante si la construction d'une conduite de chaleur n'est pas rentable ou possible et particulièrement si les productions et consommations de chaleur sont irrégulières. Elle permet d'éviter les coûts d'investissement liés à la construction de chaufferies, mais surtout de réduire (ou contrôler) les émissions de GES au point d'utilisation de la chaleur.
Figure 1 : Principe d’un cycle M-TES (Lahoud et al. 2025)
Les sources de chaleur à prioriser sont la chaleur fatale de processus industriels et celle issue de cogénération électrique : des chaleurs modérées (< 150°C) et difficiles à valoriser à proximité de leur production. Les conteneurs M-TES sont conçus pour être adaptés au transport et sont généralement acheminés par route (figure 1). L’électrification du transport routier permettrait d’étendre significativement la portée de cette chaleur (>45km), l’usage du diesel ne rendant pas le processus rentable écologiquement parlant sur de grandes distances.
Un système M-TES se compose en pratique de 4 éléments :
- Une unité de stockage d'énergie thermique : réservoir rempli d'un matériau capable de stocker des quantités importantes d'énergie thermique, et équipé d'un échangeur de chaleur.
- Un système de contrôle et de mesure : surveillance de l'état de charge/décharge du stockage et de son fonctionnement.
- Un système de transport.
- Des points de connexion au point de charge (à la source de chaleur) et de décharge du stockage (au niveau du consommateur de chaleur).
L’élément clé dans cette technologie est le matériau de stockage de la chaleur. De nombreuses technologies sont à l’étude avec des niveaux de maturité généralement faibles. Seules certaines technologies PCM (matériau à changement de phase) sont disponibles commercialement mais sont encore loin d’être répandues. Les PCM sont des matériaux pouvant stocker une part importante de chaleur latente lors de leur changement de phase en plus de leur capacité de stockage de chaleur sensible. Cette propriété leur confère une capacité de stockage de chaleur conséquente.
Figure 2 : Classification des Matériaux à Changement de phase (PCM) (Mika et al 2025)
Des solutions PCM commercialisées, telle celle de Enetech, proposent des réservoirs de 24 tonnes pouvant stocker 7GJ (2 MWh) libérable à une puissance de 150 kW. La densité énergétique est ainsi légèrement meilleure (0.3 MJ/kg) que celle de l’eau mais pourrait encore augmenter dans les prochaines années. Ces systèmes deviendraient compétitifs à partir d’une capacité de stockage de 0.4 MJ/kg, et de nombreuses familles de PCM restent encore à être explorées (figure 2) et représentent un intérêt non seulement pour les M-TES mais pour les solutions de stockage thermique en général, particulièrement pour le bâtiment (inertie, isolation) et le solaire thermique.
Outre les PCM, d’autres technologies encore peu matures présentent un intéressant potentiel pour les M-TES, particulièrement les technologies de stockage thermochimique par adsorption/désorption ou par réaction chimique, et peuvent atteindre d’une part une densité énergétique conséquente mais aussi une meilleure stabilité (permettant de stocker la chaleur sur de plus longues durées).
Les M-TES sont particulièrement intéressants pour les pays au climat froid. Ils ne le sont réellement aujourd’hui que si les réseaux de chaleur ne sont pas déjà généralisés et si une production de chaleur fatale ou décarbonée maille le territoire. Ce peut être le cas de la France, de l’Allemagne et de la Pologne. Au-delà, le déploiement des poids lourds électriques et celui possible de SMR d’ici 10 ans pourrait alimenter des synergies avec ce changement de paradigme dans le chauffage urbain.