Les réseaux électriques et les installations commerciales modernes sont confrontés à des défis croissants liés à la stabilité de l’énergie, à la hausse des coûts de l’énergie et à l’intégration des énergies renouvelables. Un système de stockage d’énergie par batterie (BESS) répond à ces défis en stockant de l’électricité verte ou à faible coût et en la déchargeant pendant les périodes de pointe. Comprendre les différents types de systèmes de stockage d'énergie par batterie aide les gestionnaires de l'énergie et les développeurs de projets à choisir la technologie adaptée à leurs besoins opérationnels.

Points clés à retenir

• Principales technologies BESS : Les systèmes de stockage d'énergie par batterie comprennent des batteries lithium-ion, plomb-acide, à flux, sodium-ion et sodium-soufre, chacune présentant des avantages, des limites et des applications distincts.
• Différentes configurations système : Les BESS peuvent également être classés en armoires C&I ESS, BESS conteneurisés, ESS résidentiels et ESS mobiles en fonction de leur conception physique, de leur capacité et de leurs besoins de déploiement.
• Facteurs clés de sélection : Choisir le bon BESS nécessite d'évaluer la capacité énergétique, la puissance nominale, la durée de décharge, la durée de vie, l'efficacité, la sécurité et les coûts du cycle de vie pour répondre aux exigences spécifiques du projet.

Qu'est-ce qu'un système de stockage d'énergie par batterie (BESS) ?

A système de stockage d'énergie par batterie (BESS) est une technologie qui stocke l’énergie électrique dans des piles rechargeables et la restitue en cas de besoin. Il permet de stocker l’électricité produite à partir de panneaux solaires, d’éoliennes ou du réseau pour une utilisation ultérieure.

Par exemple, une installation commerciale peut charger son système BESS pendant les périodes de faible demande d'électricité et le décharger pendant les heures de pointe pour contribuer à réduire les coûts énergétiques.

Un BESS typique comprend plusieurs composants interconnectés :

• Système de gestion de batterie (BMS) : Surveille la tension, la température, le courant et les conditions de fonctionnement de la batterie.
• Système de conversion de puissance (PCS) : Permet une conversion de puissance bidirectionnelle entre le système CC de la batterie et le réseau ou la charge CA, tout en contrôlant la puissance de charge et de décharge en fonction des exigences du système.
• Système de gestion de l'énergie (EMS) : Coordonne la charge, la décharge et la répartition de l’énergie en fonction des exigences opérationnelles.
• Système de gestion thermique : Contrôle la température de la batterie par refroidissement par air ou par liquide.

Les systèmes de stockage d’énergie par batterie (BESS) peuvent être classés de deux manières principales : par composition chimique de la batterie et par configuration du système. Les catégories basées sur la chimie comprennent les batteries lithium-ion, plomb-acide, à flux, sodium-ion et sodium-soufre, chacune ayant des caractéristiques de fonctionnement distinctes.

Les catégories basées sur la configuration, telles que les armoires C&I ESS, les BESS conteneurisés, les ESS résidentiels et les ESS mobiles, décrivent comment le système est emballé, déployé et utilisé. Ces deux méthodes de classification sont complémentaires plutôt qu'interchangeables.

Quels sont les principaux types de systèmes de stockage d’énergie par batterie ?

Les principaux types de systèmes de stockage d’énergie par batterie comprennent les batteries au lithium-ion, au plomb, à flux et au sodium. Chaque technologie offre des caractéristiques différentes qui influencent son adéquation aux projets commerciaux, industriels et utilitaires.

1. Systèmes de stockage d'énergie par batterie lithium-ion

Les batteries lithium-ion sont largement utilisées dans le stockage d'énergie stationnaire, le LFP (Lithium Fer Phosphate) et le NMC (Nickel Manganèse Cobalt) parmi les produits chimiques couramment évoqués.

La chimie LFP offre une bonne stabilité thermique, une composition cathodique sans cobalt et une longue durée de vie. Ces caractéristiques font du LFP un choix populaire pour les bâtiments commerciaux, les usines et les projets de stockage d'énergie solaire.

Les batteries NMC offrent généralement une densité d'énergie gravimétrique plus élevée que les batteries LFP, ce qui les rend largement utilisées dans les applications où le poids et l'espace sont des considérations importantes, comme les véhicules électriques. Les batteries LFP offrent généralement une meilleure stabilité thermique et peuvent offrir une durée de vie plus longue dans des conditions de fonctionnement comparables.

2. Systèmes de stockage d'énergie par batterie au plomb

Les systèmes au plomb représentent une technologie de batterie traditionnelle avec des décennies d’utilisation sur le terrain. Leur principal avantage est un faible coût d’achat initial.

Cependant, les batteries au plomb ont généralement une densité énergétique plus faible et une durée de vie plus courte que les batteries lithium-ion, en particulier lors de cycles profonds fréquents. Ils sont couramment utilisés dans les systèmes UPS, l'alimentation de secours et certaines applications de stockage stationnaire, mais ces limitations peuvent les rendre moins adaptés au stockage d'énergie quotidien intensif.

3. Systèmes de stockage d'énergie par batterie Flow

Les batteries à flux stockent l'énergie dans des électrolytes liquides contenus dans des réservoirs externes, qui circulent à travers une pile de cellules contenant une membrane. Dans les batteries à flux, la capacité électrique est principalement déterminée par la taille et la configuration de la pile de cellules, tandis que la capacité énergétique dépend principalement du volume et de la concentration de l'électrolyte.

Cette séparation rend les batteries à flux adaptées au stockage d'énergie de longue durée, avec une durée de décharge déterminée par la capacité énergétique et la puissance nominale du système.

Cependant, l’infrastructure de pompage complexe, les besoins de maintenance régulière et l’encombrement important des installations limitent leur adoption dans les sites industriels à espace limité.

4. Systèmes de stockage d'énergie par batterie à base de sodium

Les batteries sodium-ion et sodium-soufre utilisent toutes deux des matériaux à base de sodium mais fonctionnent différemment. Les batteries sodium-ion stockent l'énergie grâce au mouvement des ions sodium entre les électrodes, tandis que les batteries sodium-soufre conventionnelles utilisent le sodium et le soufre comme matières actives et fonctionnent à des températures élevées. Leurs conditions de fonctionnement et leurs applications diffèrent selon la technologie.

Quelles sont les différentes configurations BESS pour les projets de stockage d’énergie ?

Au-delà de la chimie des batteries, les installations BESS sont classées selon leur conception physique et leur échelle de déploiement. L'architecture de base du système détermine la facilité avec laquelle l'équipement peut être installé, entretenu et mis à l'échelle au fil du temps.

1. Armoires ESS commerciales et industrielles

Armoires ESS commerciales et industrielles (C&I) combinez des modules de batterie et des équipements de support dans un boîtier relativement compact.

Selon leur conception, ces armoires peuvent intégrer les composants PCS, BMS, EMS, équipements de refroidissement et protection incendie.

Les applications courantes comprennent:

• Écrasement des pointes et gestion de la demande électrique.
• Stockage d'énergie solaire photovoltaïque.
• Gestion de la charge de recharge des véhicules électriques.
• Alimentation de secours pour les installations commerciales et industrielles.

Leur construction intégrée les rend pratiques pour les usines, les bâtiments commerciaux et autres sites disposant d’un espace d’installation limité.

2. BESS conteneurisé

Les solutions BESS conteneurisées regroupent des systèmes de batteries haute capacité dans des structures de conteneurs transportables.

Ces systèmes sont couramment déployés dans des projets d'énergie renouvelable à grande échelle, des parcs industriels et des applications de support de réseau nécessitant un stockage au niveau du mégawattheure.

Leur architecture modulaire permet aux développeurs de combiner plusieurs unités pour répondre aux exigences de projets plus vastes, sous réserve des contraintes de conception électrique et du site.

3. BESS résidentiel et mobile

BESS résidentiel les configurations sont généralement des systèmes plus petits conçus pour le stockage solaire domestique, l’autoconsommation d’électricité et l’alimentation de secours.

Les solutions BESS mobiles donnent la priorité à la transportabilité et peuvent desservir des chantiers de construction temporaires, des événements ou des emplacements nécessitant un déploiement d'énergie flexible.

Comment choisir le bon système de stockage d'énergie par batterie pour votre projet

La sélection d'un BESS approprié nécessite d'évaluer les performances techniques ainsi que les exigences opérationnelles et les coûts à long terme.

1. Déterminer la capacité énergétique et la puissance nominale

La capacité énergétique, mesurée en kWh ou MWh, indique la quantité d'énergie qu'une batterie peut stocker. La puissance nominale, mesurée en kW ou MW, décrit la rapidité avec laquelle le système peut fournir ou absorber de l'énergie.

Par exemple, un BESS de 2 MW/4 MWh a une durée de décharge nominale d'environ deux heures à la puissance nominale. La durée d'utilisation réelle dépend des limites de décharge, des pertes de conversion, des conditions de fonctionnement et de la conception du système.

2. Évaluer les performances de la batterie

Les performances de la batterie affectent le fonctionnement à long terme et la rentabilité du projet.

Les indicateurs importants comprennent :

• Vie à vélo: Le nombre de cycles de charge-décharge réalisables dans des conditions de test spécifiées.
• Profondeur de décharge (DoD) : Le pourcentage de capacité de la batterie utilisée pendant la décharge.
• Efficacité aller-retour: La proportion d’énergie d’entrée récupérée après stockage.
• Dégradation : La réduction progressive de la capacité utilisable au fil du temps.

Les projets nécessitant un cyclisme quotidien doivent accorder une attention particulière aux dégradations attendues et aux conditions de garantie.

3. Évaluer la sécurité et la gestion thermique

La sécurité du BESS dépend de la chimie de la batterie, de la protection électrique, de la gestion thermique et de l'ingénierie au niveau du système. Évaluez la surveillance de la température, la détection et la suppression des incendies, les fonctions d'arrêt d'urgence et les normes de sécurité applicables.

Pour les systèmes extérieurs, les indices de protection de l’environnement et les limites de température de fonctionnement sont également importants. Le refroidissement liquide peut prendre en charge le contrôle de la température des grands ensembles de batteries, mais son efficacité dépend de la conception du système.

4. Comparez les coûts totaux du cycle de vie

Le prix d’achat initial ne fournit qu’une partie de la situation financière.

Les développeurs de projets doivent également prendre en compte l'installation, la consommation d'électricité auxiliaire, la maintenance, le remplacement des batteries et la durée de vie prévue.

L’évaluation du coût actualisé du stockage peut aider à comparer des technologies présentant des caractéristiques d’investissement et d’exploitation différentes.

5. Adaptez le système à votre application

L'application prévue doit guider à la fois la sélection de la chimie et de la configuration. Les projets C&I peuvent donner la priorité à la gestion de la demande et à une installation compacte. Les projets à l’échelle des services publics nécessitent souvent des capacités plus importantes, des capacités d’intégration au réseau et une planification de l’expansion.

Solutions de stockage d’énergie par batterie LFP de Wenergy

Wénergie fournit des solutions de stockage d'énergie par batterie basées sur LFP pour les applications commerciales, industrielles et à l'échelle des services publics. Son portefeuille de produits comprend des armoires ESS intégrées et des systèmes conteneurisés conçus pour différentes capacités de projet et exigences opérationnelles.

Deux solutions représentatives sont le conteneur BESS Stars CL289Pro et Turtle Series 5MWh.

1. Stars CL289Pro : stockage d'énergie C&I intégré

Sa construction tout-en-un intègre six blocs-batteries, un PCS, un refroidissement liquide, une protection incendie et un EMS intégré.

Les principaux avantages comprennent :

• Intégration compacte :Les dimensions de l'armoire d'environ 1 588 × 1 380 × 2 450 mm permettent une installation dans des projets commerciaux et industriels soucieux de l'espace.
• Gestion thermique et sécurité :Refroidissement liquide, protection de sécurité multicouche et système d'extinction d'incendie par aérosol.
• Cyclisme longue durée :Une durée de vie spécifiée d’au moins 8 000 cycles et une efficacité maximale du système supérieure à 89 %, selon les spécifications du produit de Wenergy.

L'armoire est conçue pour des températures de fonctionnement comprises entre -30°C et 55°C, avec un déclassement de puissance requis au-dessus de 45°C.

Ces caractéristiques le rendent adapté à des applications telles que l’écrêtement des pointes commerciales, le stockage solaire et la gestion de l’énergie de recharge des véhicules électriques.

Étoiles CL289Pro

2. Série Turtle : stockage conteneurisé pour les grands projets

Son architecture de conteneur de 20 pieds intègre six groupes de batteries, chacun contenant huit modules de batterie, ainsi que des équipements de gestion des batteries, de refroidissement liquide et de protection incendie.

Les principaux avantages comprennent :

• Intégration haute capacité :Stockage d’énergie à l’échelle du MWh dans une structure de conteneur transportable.
• Extension modulaire :L'architecture du cluster de batterie prend en charge des configurations plus importantes au niveau du projet.
• Suivi opérationnel :Les protocoles intelligents de gestion de la batterie et de communication prennent en charge l'intégration avec des systèmes de contrôle externes.
• Protection de l'environnement :Refroidissement liquide et protection IP55 pour les zones de boîtier spécifiées, avec des exceptions définies.

Le système a une plage de températures de fonctionnement spécifiée de -30°C à 50°C (avec la limite inférieure exclue), avec un déclassement requis au-dessus de 45°C.

Il est conçu pour les grandes installations d'énergie renouvelable, le support de réseau à grande échelle, la gestion industrielle de l'énergie et les applications de micro-réseau.

Série Tortue 5MWh

Les deux solutions Wenergy utilisent la technologie LFP, mais leurs différentes capacités et configurations répondent à des exigences de projet distinctes.

Conclusion

Différents types de systèmes de stockage d'énergie par batterie offrent des avantages distincts en termes de performances, de coût et d'applications. Choisir la bonne solution nécessite d’évaluer la composition chimique de la batterie, la configuration du système, la sécurité et les exigences du projet.

Contacter Wenergy équipes pour trouver des options appropriées pour les projets commerciaux, industriels et utilitaires.