Systèmes de stockage d'énergie : types, avantages, applications et comment choisir

Avec le déploiement croissant de l'énergie solaire et éolienne, le stockage de l'électricité est devenu un élément essentiel des systèmes énergétiques modernes. Les systèmes de stockage d'énergie (SSE) permettent de stocker l'électricité produite et de l'utiliser ultérieurement en cas de besoin.

Pour les propriétaires, un système de stockage d'énergie (ESS) peut accroître l'autoconsommation solaire et fournir une alimentation de secours. Pour les usines, les entrepôts et les bâtiments commerciaux, un système de stockage d'énergie (ESS) peut être utile. système de stockage d'énergie par batterie industrielle Les systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS) permettent d'écrêter les pointes de consommation, de décaler la charge, d'intégrer l'énergie solaire et de fournir une alimentation de secours. À plus grande échelle, ils peuvent également favoriser l'intégration des énergies renouvelables et la flexibilité du réseau.

Cependant, le choix d'un système de stockage d'énergie ne se résume pas à sélectionner une batterie de capacité suffisante. La chimie de la batterie, sa puissance nominale, son énergie utilisable, le système de gestion de batterie (BMS), le système de gestion de l'énergie (EMS), le système de stockage d'énergie par batterie (PCS), la gestion thermique, la sécurité et les exigences du réseau électrique local influent tous sur les performances et la rentabilité d'un projet.

Qu'est-ce qu'un système de stockage d'énergie ?

Un système de stockage d'énergie emmagasine l'énergie et la restitue en cas de besoin. Dans les applications électriques, un système de stockage d'énergie par batterie utilise des batteries rechargeables pour stocker l'électricité en vue d'une utilisation ultérieure.

Un système BESS complet comprend généralement :

1. Cellules et modules de batterie
2. Système de gestion de batterie (BMS)
3. Système de conversion de puissance (PCS)
4. Système de gestion de l'énergie (EMS)
5. Gestion thermique
6. protection électrique
7. Équipements de surveillance et de communication

La batterie stocke l'énergie, tandis que le BMS surveille son état, le PCS gère la conversion de puissance AC/DC et le EMS contrôle la façon dont l'énergie circule entre la batterie, le réseau, le système PV et les charges.

Cette intégration au niveau du système est particulièrement importante pour le stockage d'énergie commercial et industriel, où la stratégie d'exploitation influe directement sur les performances du projet.

Comment fonctionne un système BESS ?

Un système de stockage d'énergie par batterie typique suit un cycle simple.

1. Charge : L'électricité provenant du réseau ou de la production d'énergie renouvelable est convertie et stockée dans la batterie.
2. Stockage : La batterie conserve l'énergie stockée jusqu'à ce qu'elle soit nécessaire.
3. Décharge : Lorsque de l'électricité est nécessaire, le PCS convertit le courant continu de la batterie en courant alternatif pour la charge ou le réseau.
4. Gestion : Le système de gestion de l'énergie (EMS) détermine quand et dans quelle mesure la batterie doit se charger ou se décharger.

Par exemple, une usine équipée de panneaux solaires sur son toit peut stocker le surplus d'électricité photovoltaïque produite en journée et l'utiliser ultérieurement lorsque la production solaire diminue. De même, une installation soumise à une tarification différenciée selon les heures de consommation peut se recharger pendant les périodes de moindre coût et se décharger pendant les périodes de plus fort coût.

Principaux types de stockage d'énergie

Les technologies de stockage d'énergie comprennent les systèmes mécaniques, thermiques et électrochimiques.

Batteries lithium-ion et LFP

Les batteries lithium-ion sont largement utilisées dans les appareils modernes. systèmes de stockage d'énergie par batterie bess en raison de leur grande efficacité, de leur conception compacte et de leur chaîne d'approvisionnement établie.

Le phosphate de fer lithié (LiFePO4 ou LFP) est particulièrement répandu dans le stockage stationnaire. Il offre une combinaison de durée de vie, de stabilité thermique et d'adéquation aux applications modulaires de stockage d'énergie.

Batteries à flux

Les batteries à flux stockent l'énergie dans des électrolytes liquides. Leur capacité peut être augmentée en accroissant le volume d'électrolyte, ce qui les rend adaptées à certaines applications de longue durée.

Batteries au plomb-acide

Les batteries au plomb sont utilisées depuis longtemps dans le domaine de l'alimentation de secours et du stockage d'énergie. Leur coût initial relativement bas peut être un atout pour certaines applications, même si leur densité énergétique et leur durée de vie sont généralement inférieures à celles des systèmes modernes au lithium.

Stockage mécanique et thermique

Le stockage hydroélectrique par pompage, l'air comprimé, les volants d'inertie et le stockage thermique peuvent également fournir des solutions de stockage d'énergie, notamment pour les applications à grande échelle ou spécialisées.

Principaux avantages du stockage d'énergie par batterie

Rasage de pointe

Les utilisateurs commerciaux et industriels peuvent utiliser l'énergie stockée pendant les périodes de forte demande, réduisant ainsi la quantité d'électricité prélevée sur le réseau.

Déplacement de charge

Un système de stockage d'énergie permet de décaler la consommation d'électricité des périodes de forte consommation vers les périodes de faible coût. L'avantage financier réel dépend des tarifs d'électricité locaux et du fonctionnement du système.

Autoconsommation solaire

La production d'énergie solaire et la demande d'électricité ne sont pas toujours simultanées. Le stockage par batteries permet d'emmagasiner le surplus d'énergie solaire et de l'utiliser ultérieurement.

Alimentation de secours

Un système de stockage d'énergie par batterie (BESS) correctement configuré peut fournir de l'électricité de secours pour les charges critiques lors des interruptions de réseau, aidant ainsi les entreprises à réduire les temps d'arrêt.

Intégration des énergies renouvelables

Le stockage de l'énergie peut atténuer l'impact de la production variable d'énergie solaire et éolienne en déplaçant l'électricité des périodes de forte production renouvelable vers les périodes de forte demande.

BMS, EMS et PCS : quelle est la différence ?

Ces trois systèmes remplissent des fonctions différentes.

BMS — Système de gestion de batterie

Le système de gestion de batterie (BMS) surveille la tension, le courant, la température, l'état de charge (SOC) et le niveau de protection de la batterie. Son rôle principal est d'assurer la sécurité et le fonctionnement de la batterie.

EMS — Système de gestion de l'énergie

Le système de gestion de l'énergie (EMS) gère les flux d'énergie de l'ensemble du système. Il peut coordonner la production photovoltaïque, la charge et la décharge des batteries, l'alimentation du réseau et les charges des installations selon différentes stratégies de fonctionnement.

PCS — Système de conversion de puissance

Le PCS convertit l'énergie entre courant continu et courant alternatif et contrôle la direction et la puissance électrique de sortie.

Dans un système BESS complet :

Le BMS gère la batterie. Le PCS gère la conversion de puissance. L'EMS gère l'énergie.

Refroidissement liquide vs. refroidissement par air

La gestion thermique devient de plus en plus importante à mesure que la capacité et la densité énergétique des batteries augmentent.

Le refroidissement par air possède une architecture système relativement simple et peut convenir à certaines applications. Le refroidissement liquide utilise un fluide caloporteur en circulation pour une gestion plus précise de la température.

Pour les systèmes de stockage d'énergie commerciaux et industriels à haute densité et les projets de systèmes de stockage d'énergie par batterie de grande envergure, le refroidissement liquide peut offrir des avantages en termes d'uniformité thermique et d'intégration du système.

La méthode de refroidissement appropriée doit être sélectionnée en fonction de la capacité du système, de la configuration de la batterie, de l'environnement d'exploitation, de la densité énergétique et des aspects économiques du projet.

Comment choisir le bon système de stockage d'énergie

Un système de stockage d'énergie adapté doit être conçu spécifiquement pour le projet plutôt que d'être choisi parmi des batteries de taille standard.

1. Définir l'application

Déterminez si le système sera utilisé pour le stockage résidentiel, l'écrêtement des pointes de consommation, l'autoconsommation solaire, l'alimentation de secours, le décalage de charge, l'intégration des énergies renouvelables ou les services de réseau.

2. Analyser le profil de charge

Pour les projets commerciaux et industriels, examinez la consommation d'électricité, la demande de pointe, les heures de fonctionnement, les variations saisonnières et la production photovoltaïque existante.

3. Déterminer la puissance et la capacité

La puissance se mesure en kW ou MW, tandis que la capacité énergétique se mesure en kWh ou MWh. Ces deux paramètres doivent correspondre à l'application prévue.

4. Évaluer la batterie

Tenez compte de la chimie de la batterie, de sa durée de vie, de sa température de fonctionnement, de sa capacité utilisable, de son efficacité, de sa garantie et de son coût global de possession.

5. Évaluer les capacités des services médicaux d'urgence

Un système de gestion de l'énergie efficace doit prendre en charge des stratégies d'exploitation appropriées telles que l'écrêtement des pointes de consommation, l'optimisation en fonction des heures d'utilisation, l'autoconsommation photovoltaïque, la surveillance à distance et la gestion des données énergétiques.

6. Vérifier la compatibilité et la conformité

Avant tout achat, vérifiez la compatibilité avec le système électrique existant, les équipements photovoltaïques, le système de commutation et les exigences du réseau local. Pour les projets européens, les certifications pertinentes et les exigences spécifiques à chaque pays doivent également être évaluées.

7. Comparer le coût total de possession

Le prix le plus bas pour une batterie n'est pas forcément synonyme de coût de projet minimal. Les acheteurs doivent prendre en compte les dépenses d'investissement, l'installation, l'efficacité, la dégradation, la maintenance, la garantie et les économies d'énergie attendues.

Choisir un partenaire de stockage d'énergie

Pour les projets commerciaux et industriels, choisir le bon fournisseur est aussi important que choisir la bonne batterie.

Enerlution développe et intègre des solutions de stockage d'énergie pour les applications résidentielles, commerciales et industrielles, couvrant les systèmes de batteries, les systèmes de stockage d'énergie commerciaux et industriels, le stockage d'énergie refroidi par liquide, les systèmes de stockage d'énergie par batteries conteneurisés et les solutions de gestion de l'énergie intelligentes.

L'approche de l'entreprise est axée sur l'intégration au niveau du système plutôt que sur la batterie seule, combinant la technologie des batteries, le BMS, l'EMS et la conversion de puissance pour répondre aux différentes exigences des projets.

Pour les entreprises d'ingénierie, d'approvisionnement et de construction (EPC), les installateurs de systèmes solaires, les distributeurs et les promoteurs de projets, Enerlution peut concevoir des configurations adaptées à l'application, à la puissance et à la capacité énergétique requises, à l'intégration photovoltaïque, à la stratégie d'exploitation et aux besoins d'extension futurs. Une collaboration OEM et ODM est également possible pour les partenaires nécessitant des solutions de stockage d'énergie personnalisées.

Pour les projets européens, les spécifications techniques ne constituent qu'un aspect de l'évaluation des fournisseurs. La certification, la compatibilité avec le réseau, la documentation, la réalisation du projet et le service après-vente doivent également être pris en compte.

Foire aux questions

Quelle est la durée de vie d'un système de stockage d'énergie par batterie ?

La durée de vie d'une batterie dépend de sa composition chimique, de la température, de la profondeur de décharge, des vitesses de charge et de décharge, du mode d'utilisation et de l'entretien. Il convient de prendre en compte à la fois la durée de vie en cycles et la durée de vie calendaire.

La technologie LFP est-elle adaptée aux systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS) ?

Les batteries lithium-polymère (LFP) sont largement utilisées pour le stockage stationnaire d'énergie en raison de leur durée de vie, de leurs caractéristiques thermiques et de la maturité de leur chaîne d'approvisionnement. Le choix final doit toutefois reposer sur les exigences du projet.

Quelle doit être la taille d'un système de stockage d'énergie par batterie commercial ?

Il n'existe pas de capacité standard. Le système doit être calculé en fonction du profil de charge de l'installation, de la demande de pointe, du tarif de l'électricité, de la production photovoltaïque et de la stratégie d'exploitation prévue.

Tous les systèmes BESS ont-ils besoin d'un refroidissement liquide ?

Non. Les besoins en refroidissement dépendent de la configuration de la batterie, de la capacité du système, de la densité énergétique, de l'environnement et de la conception thermique.

Quelles questions dois-je poser à un fournisseur de stockage d'énergie ?

Évaluer la chimie de la batterie, sa capacité utilisable, sa puissance nominale, sa durée de vie, ses capacités EMS, ses certifications, sa compatibilité, sa conception de sécurité, sa garantie, son assistance technique et son coût total de possession.

Conclusion

Les systèmes de stockage d'énergie deviennent un élément important des infrastructures énergétiques résidentielles, commerciales, industrielles et des services publics.

Pour les entreprises, la valeur d'un système de stockage d'énergie par batterie (BESS) dépasse le simple stockage de l'électricité. Un système bien conçu peut contribuer à gérer les pics de consommation, à lisser la consommation d'énergie, à accroître l'autoconsommation solaire, à fournir une alimentation de secours et à améliorer l'utilisation des énergies renouvelables.

La solution adéquate doit donc être évaluée comme un système complet, incluant la batterie, le BMS, le PCS, l'EMS, la gestion thermique, l'architecture de sécurité, la compatibilité et les aspects économiques du cycle de vie.