Les systèmes de stockage d’énergie à base de lithium à l’échelle industrielle
Le stockage à grande échelle de batteries lithium-ion connaît une expansion rapide, souvent sans débat public suffisant sur les risques liés à la sécurité et à l’environnement. Cet article examine un récent livre blanc de l’ingénieur Richard Ellenbogen qui analyse ces risques, notamment lorsque ces installations sont implantées dans des zones densément peuplées ou écologiquement sensibles.
Cet article, rédigé par Roger Caiazza pour wattsupwiththat.com, présente un livre blanc récemment publié par Richard Ellenbogen MEE, intitulé « Le danger intrinsèque de l’implantation de systèmes de stockage d’énergie au lithium à grande échelle dans des zones densément peuplées ». Ellenbogen et moi-même avons collaboré à un article sur les conséquences potentielles d’un incendie similaire à celui de l’usine de batteries Moss s’il se produisait à New York. Ce rapport conclut que les conditions locales du site prévu pour l’installation d’un système de stockage d’énergie par batteries (BESS) de grande envergure au 220 Rabro Drive, à Hauppauge (État de New York), amplifieraient les conséquences d’un incendie de BESS dans les comtés de Nassau et de Suffolk. Les deux sections suivantes sont des extraits légèrement modifiés du rapport.
Résumé opérationnel
Ce rapport a été rédigé à la demande du service d’incendie de Hauppauge, suite à leurs inquiétudes concernant un projet d’installation d’un important système de stockage d’énergie par batteries (BESS) au 111 Rabro Drive. Cette installation serait située à environ 1 km d’une école primaire, un emplacement loin d’être idéal pour un système aussi instable et potentiellement dangereux.
Les recherches menées sur ce sujet ont également révélé que le site proposé se situe à proximité de cours d’eau et présente une nappe phréatique élevée. Dans un tel environnement, un incendie de batterie lithium-ion, comme ceux qui se produisent fréquemment dans les installations de stockage d’énergie par batteries (BESS), pourrait engendrer des dommages environnementaux catastrophiques et durables. À cela s’ajoute la menace immédiate et très grave que représente la chaleur et les gaz toxiques en cas d’incendie pour les personnes et les bâtiments de l’école et des quartiers avoisinants. Le présent rapport détaille ces menaces et explique pourquoi un incendie dans une installation BESS, telle que celle proposée, présente un risque aussi élevé. Il est important de préciser que l’auteur n’a perçu aucune compensation ni rémunération pour la recherche et la rédaction de ce rapport. Il a consacré volontairement les centaines d’heures de travail nécessaires à sa préparation, animé par une profonde préoccupation pour la communauté de Hauppauge, les comtés de Nassau et de Suffolk, la région du sud de l’État et l’État de New York en général, face au niveau élevé de menace et de risque que représente l’installation BESS proposée. Ce rapport est conçu pour être lu sur un appareil connecté au réseau et est organisé avec des liens fournissant une documentation complémentaire pour chaque point abordé, au cas où les lecteurs souhaiteraient en savoir plus sur les déclarations qui y sont faites.
Introduction
Le stockage d’énergie électrique à grande échelle est un besoin reconnu dans la région métropolitaine de New York depuis plus de soixante ans. Par exemple, Con Ed a proposé la centrale de pompage-turbinage de Storm King Mountain au début des années 1960 pour y répondre. Cependant, ce projet n’a jamais vu le jour en raison de ses impacts environnementaux potentiellement négatifs et de l’opposition des riverains. Néanmoins, le besoin de stockage d’énergie demeure et a même été récemment exacerbé par la tendance croissante à l’électrification pour réduire les émissions de carbone, ainsi que par plusieurs années de politiques énergétiques de l’État de New York qui ont engendré une grave pénurie de production d’électricité dans cet État.
L’opérateur du réseau électrique indépendant de New York (NYISO) a récemment publié son étude de fiabilité 2025-2034, qui a déterminé que les marges de capacité de production d’électricité pourraient passer en dessous de zéro dès 2027, le risque augmentant encore chaque année jusqu’en 2034. La figure 1 de la page 10 de ce document illustre clairement le problème.
Cette crise résulte de politiques étatiques, dont beaucoup sont liées à la loi new-yorkaise sur le leadership climatique et la protection des communautés (CLCPA), qui ont bloqué la construction ou la modernisation de nouvelles centrales à gaz ces sept dernières années, tout en fermant simultanément une centrale nucléaire de 2 gigawatts sans disposer d’une solution de remplacement viable pour compenser la perte d’énergie. De ce fait, les autorités de l’État de New York s’efforcent de trouver des solutions pour pallier ces lacunes. Parmi ces mesures hâtives, dont les conséquences semblent avoir été mal envisagées, figure le projet de développement et d’intégration au réseau électrique de plusieurs installations de stockage d’énergie électrique par batteries lithium-ion. Afin d’accélérer ce processus, ces autorités tentent de contourner les réglementations d’urbanisme locales et leur propre Département de la conservation de l’environnement, par le biais du Bureau de l’implantation des énergies renouvelables (ORES), créé il y a six ans.
L’une de ces installations de stockage d’énergie par batterie (BESS), conçue à la hâte et mal étudiée, est proposée à Long Island, dans la ville d’Islip, dans le comté de Suffolk. L’implantation d’une telle installation, intrinsèquement dangereuse, dans une zone aussi densément peuplée et écologiquement sensible, caractérisée par une nappe phréatique élevée et la proximité de nombreux cours d’eau et de l’océan, semble défier toute logique. Ceci est d’autant plus vrai compte tenu du récent incident catastrophique survenu à Moss Landing, près de la baie de Monterey en Californie, où une installation similaire avait été construite.
Figure 1 – Éventail plausible des marges de production du système à l’échelle de l’État (2025-2034). Source : NYISO 11/2025
Quels que soient les avantages que pourrait apporter une installation de stockage d’énergie par batterie (BESS) à Islip au réseau électrique de l’État de New York, ils sont largement contrebalancés par les risques inhérents à une telle installation et la probabilité d’accidents aux conséquences négatives à long terme, affectant des millions de personnes et de vastes zones géographiques de l’État et de ses eaux. Ces risques découlent de trois catégories de caractéristiques intrinsèquement dangereuses des batteries lithium-ion et de leur grand nombre au sein d’une installation BESS. Ces catégories de risques sont les suivantes :
- Le lithium métallique, au contact de l’eau, provoque une réaction exothermique générant une chaleur intense susceptible d’entraîner un emballement thermique des batteries. De ce fait, les batteries lithium-ion et les systèmes de stockage d’énergie par batterie (BESS) qui les contiennent sont particulièrement exposés aux risques d’incendie, surtout à proximité de grandes étendues d’eau et en présence d’une forte humidité. Les batteries au lithium peuvent également s’enflammer en cas de surchauffe et d’emballement thermique sous forte charge.
- Les incendies de batteries lithium-ion sont extrêmement chauds et destructeurs. Leurs températures de combustion, comprises entre 1 400 et 2 750 °C (2 600 et 5 000 °F), rendent leur extinction, même pour des feux de faible ampleur, très difficile et coûteuse, même pour des pompiers bien préparés (ce qui est rarement le cas). Ces incendies se propagent rapidement au sein d’une installation de stockage d’énergie par batterie (BESS), pouvant rapidement dégénérer en brasier. Outre la chaleur intense dégagée, ces incendies entraînent également le dégagement de gaz toxiques.
- À la suite des incendies de grande ampleur provoqués par les batteries lithium-ion, la pollution des sols et des eaux par les métaux lourds et autres toxines est considérable et quasi impossible à réparer. Ce phénomène sera particulièrement dommageable dans les zones où l’eau de surface est abondante ou la nappe phréatique est élevée, et notamment à Long Island, île déjà sujette à des problèmes d’approvisionnement en eau et caractérisée par des sols très perméables.
Des sections de ce rapport expliquent en détail, pour chacune de ces catégories de risques, pourquoi l’implantation d’installations de batteries au lithium à grande échelle dans des zones densément peuplées, comme les comtés de Nassau et de Suffolk, pose généralement un problème. Il détaille également pourquoi ce problème est particulièrement aigu dans les zones côtières, en raison de l’hydrologie et de la composition des sols de cette partie de Long Island, ainsi que de sa proximité avec l’océan.
Sections du rapport
Le rapport comporte quatre sections : les problèmes liés au stockage du lithium, les conséquences de l’incident de Moss Landing, les effets néfastes de l’ingestion de métaux lourds et les problèmes de lessivage des eaux souterraines à Long Island. J’ai résumé les principaux points soulevés par Ellenbogen ci-dessous et vous invite à consulter le rapport pour plus de détails.
Les systèmes de stockage d’énergie au lithium présentent des problèmes importants. Il est impératif de tenir l’eau éloignée des batteries, car le lithium est volatil en présence d’eau. L’eau provoque une surchauffe des batteries au lithium, un emballement thermique et un risque d’incendie. Ces incendies sont relativement fréquents. L’annexe 1 répertorie ces incendies, leurs lieux et dates, et propose un lien vers la base de données EPRI sur les incendies de batteries de stockage. Une fois déclarés, ces incendies sont si difficiles à éteindre qu’il faut les laisser se consumer, ce qui entraîne toutefois le dégagement de gaz toxiques. Afin de limiter la propagation du feu, de l’eau est utilisée pour refroidir les batteries avoisinantes. Par conséquent, après un incendie de batterie lithium-ion, la fumée et l’eau utilisée pour maîtriser l’incendie provoquent une importante pollution des sols et des eaux par les métaux lourds et autres toxines.
Dans une autre section, Ellenbogen décrit les conséquences d’un incendie survenu à la centrale de stockage d’énergie par batterie (BESS) de Moss Landing, en Californie. Le 16 janvier 2025, la centrale Vistra BESS de 300 à 1 200 mégawatts-heures de Moss Landing a pris feu. Une description de l’incendie et de ses conséquences figure à l’annexe 2. Il explique que des chercheurs de l’Université d’État de San José travaillaient dans les marais environnants de Moss Landing depuis 2018 et avaient mesuré les concentrations de certains produits chimiques dans le sol et l’eau autour du site de la BESS pendant au moins deux ans avant l’incendie. Leurs recherches sur les effets de l’incendie sur le sol et les marais environnants sont présentées dans le document intitulé « Dépôt de métaux de cathode dans les zones humides côtières suite au plus grand incendie de batterie lithium-ion au monde » également joint en annexe 3. Ellenbogen cite l’extrait suivant de ce document :
L’incendie de 2025 du système de stockage d’énergie par batteries (BESS) de Moss Landing, en Californie – le plus grand au monde – a libéré environ 25 tonnes de métaux cathodiques toxiques (nickel, manganèse, cobalt) dans les zones humides côtières environnantes d’Elkhorn Slough. Ces particules en suspension dans l’air ont formé une fine couche étendue (<< 5 mm) dans les sols superficiels, créant une « empreinte digitale » caractéristique des batteries de type NMC .
• Impact environnemental : Ces métaux, notamment le cobalt et le manganèse, sont toxiques pour les organismes aquatiques et terrestres. Ils présentent des risques pour l’écosystème en raison de leur potentiel de bioaccumulation tout au long de la chaîne alimentaire, depuis les petits invertébrés jusqu’aux crustacés, aux crabes et aux grands prédateurs comme les loutres de mer.
• Propagation des contaminants : Bien qu’ils se sont déposés initialement dans le sol, les métaux lourds ont été mobilisés dans l’estuaire par l’action des marées et des pluies, étendant ainsi le risque au-delà de la zone de dépôt initiale.
• Détection et surveillance : Des chercheurs des laboratoires marins de Moss Landing de l’université d’État de San Jose ont utilisé la fluorescence X portable sur le terrain (FpXRF) pour cartographier la contamination.
• Préoccupations à long terme : Les impacts à long terme sur l’écosystème des marais maritimes restaurés font l’objet d’une enquête, car les contaminants peuvent causer des dommages durables et insidieux à la chaîne alimentaire.
Ellenbogen a également inclus une section décrivant les effets néfastes de l’ingestion de métaux lourds contenus dans les batteries lithium-ion. Il a utilisé une intelligence artificielle pour identifier les effets sanitaires liés à l’exposition au nickel, au manganèse et au cobalt présents dans les sols et les eaux de ruissellement issues des incendies de systèmes de stockage d’énergie par batterie (BESS) sur des sols extrêmement poreux avec une nappe phréatique peu profonde. La réponse expliquait que l’exposition au nickel, au manganèse et au cobalt provenant des eaux de ruissellement issues des incendies de batteries dans des sols poreux et des nappes phréatiques peu profondes accroît les risques en raison de leur lessivage rapide vers les eaux souterraines, amplifiant ainsi les voies d’ingestion et de contact cutané. Ces métaux, courants dans les batteries lithium-ion, peuvent contaminer l’eau potable et les cultures, entraînant une bioaccumulation dans la chaîne alimentaire. Des agences de santé telles que l’Agence pour les substances toxiques et le registre des maladies (ATSDR) notent que de tels scénarios reproduisent les schémas de pollution industrielle où le pH et les conditions d’oxydoréduction du sol accélèrent la mobilité des substances.
Dans la dernière partie, Ellenbogen décrit les problèmes particuliers des conditions locales liées au projet de grande installation de stockage d’énergie par batteries (BESS) à Long Island, dans l’État de New York. Long Island est une moraine terminale formée lors de la fonte de la calotte glaciaire laurentienne, plus précisément du glacier Wisconsin, il y a environ 60 000 ans. Ellenbogen explique que Long Island souffre depuis longtemps de problèmes de qualité de l’eau en raison de la porosité de ses sols et de sa nappe phréatique peu profonde, utilisée pour son approvisionnement en eau potable. Un historique des actions de défense de l’environnement menées à Long Island, à la suite de préoccupations concernant la qualité de l’eau, est disponible ici. De nombreux traitements spécifiques sont appliqués à Long Island pour lutter contre les produits chimiques susceptibles de contaminer la nappe phréatique. Un historique des interdictions de produits chimiques à Long Island figure à l’annexe 4. Son rapport inclut des cartes des profondeurs de la nappe phréatique qui montrent qu’un incendie sur le site proposé entraînerait des problèmes liés à la présence de métaux lourds.
Conclusion
Ellenbogen conclut qu’il n’a aucun intérêt financier dans les technologies de stockage du lithium. Il aborde la question sous l’angle suivant : « Compte tenu de ses connaissances, souhaiterait-il la présence d’une telle installation à proximité ? Dans la négative, pourquoi ? » Son analyse le conduit à une conclusion certaine qu’il n’en souhaiterait pas une près de chez lui.
Il estime que si l’on tient compte des émissions dangereuses et des dommages environnementaux potentiels, il apparaît clairement que l’implantation de ce type de systèmes doit se limiter aux zones très peu peuplées et dépourvues d’eau de surface ou souterraine. Tout autre emplacement risque d’entraîner une augmentation significative des problèmes de santé publique.
Ce commentaire de Roger Caiazza et Richard Ellenbogen a déjà été publié sur Whattsupwiththat.com.
Roger Caiazza à propos de Richard Ellenbogen :
Ellenbogen est le président [Bio] d’Allied Converters et me met régulièrement en copie des courriels traitant de diverses questions liées à la loi de l’État de New York sur le leadership climatique et la protection des communautés (loi sur le climat). J’ai publié d’autres articles d’Ellenbogen, notamment la description de son discours d’ouverture à la conférence 2023 du « Business Council of New York » sur les énergies renouvelables, intitulé : « L’énergie à la demande : un levier vital pour les entreprises et l’entrepreneuriat dans l’État » (vidéo disponible ici : Pourquoi l’État de New York doit repenser son plan énergétique et dix suggestions pour résoudre les problèmes). Il se présente comme un ingénieur profondément soucieux de l’environnement et comme un pionnier des technologies renouvelables, ayant adopté ces technologies à son domicile et à sa compagnie il y a vingt ans.
Traduction : Eric Vieira
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