BESS signifie "Battery Energy Storage System" et va bien au-delà du simple stockage de l'énergie électrique, comme une simple batterie. De tels systèmes utilisent des groupes de batteries en réseau pour stocker efficacement l'électricité et la restituer en cas de besoin. Un BESS typique peut être composé de plus de 100 000 cellules de batteries lithium-ion, regroupées en modules et disposées en racks. De tels Accumulateur de grande capacité ne se distinguent alors que par l'utilisation d'un Système de gestion de la batterie (BMS) ou d'un plus large Système de gestion de l'énergie (EMS) comme BESS. Grâce à leur temps de réaction extrêmement rapide de seulement 10 millisecondes, ils permettent de compenser les fluctuations du réseau, de mieux intégrer les énergies renouvelables et de réduire les coûts énergétiques.
Pourquoi les BESS sont-elles importantes ?
Le tournant énergétique et le développement des énergies renouvelables nécessitent des solutions de stockage flexibles. Étant donné que l'électricité éolienne et solaire n'est pas produite de manière constante, un BESS peut stocker l'énergie excédentaire et la mettre à disposition plus tard. Ils stabilisent ainsi les réseaux électriques publics et internes et peuvent servir de source d'énergie de secours ou de remplacement. Ils permettent en outre un fonctionnement en îlot, de sorte que les entreprises peuvent agir temporairement indépendamment du réseau public.
Par Élimination des pics de charge et Déplacement de la charge (Peak Shaving & Load Shifiting), les BESS contribuent à réduire les prix de la puissance et les tarifs de réseau. Parallèlement, ils augmentent l'autoconsommation des installations photovoltaïques, ce qui réduit la quantité d'électricité à prélever sur le réseau. En outre, les Stratégies d'arbitrage réduire les coûts d'achat d'électricité en stockant l'électricité bon marché pour l'utiliser ultérieurement. De plus, en commercialisant des capacités de stockage sur le marché, les BESS permettent Marché de l'énergie de réglage Recettes supplémentaires.
Tous ces avantages contribuent à une exploitation plus stable du réseau, réduisent la dépendance aux énergies fossiles et permettent notamment aux entreprises d'utiliser plus efficacement l'électricité solaire qu'elles produisent elles-mêmes.
Fonctionnement et structure d'un BESS
Un BESS intelligent stocke l'énergie électrique lorsque l'offre d'électricité est élevée ou lorsque le prix de l'électricité est bas, et la restitue en cas de besoin. Cela permet d'utiliser efficacement les énergies renouvelables et de stabiliser le réseau électrique. La structure d'un BESS se compose de plusieurs éléments centraux :
Eléments de batterie
L'accent est mis sur les Eléments de batterieLa plupart d'entre elles sont basées sur la technologie lithium-ion ou sodium-ion, selon l'application. Le choix de la technologie de stockage dépend de facteurs tels que la puissance, le contenu énergétique, la durée de vie et le coût. Alors que dans les années 1980, les batteries plomb-acide étaient utilisées dans les centrales de stockage d'énergie, les batteries nickel-cadmium et sodium-soufre ont été utilisées par la suite. Depuis 2010, les batteries au lithium-ion s'imposent de plus en plus, car leurs coûts ont considérablement baissé grâce à l'industrie croissante des véhicules électriques. Aujourd'hui, les batteries lithium-ion sont la technologie dominante pour les BESS, car elles offrent une densité énergétique élevée, une longue durée de vie et une grande efficacité.
Onduleur
Comme les batteries stockent et fournissent de l'énergie électrochimique sous forme de courant continu (DC), elles sont Onduleur nécessaire pour convertir le courant en courant alternatif (CA) utilisé dans le réseau électrique. Des mécanismes de sécurité supplémentaires, dont des systèmes de lutte contre les incendies, une protection contre les surtensions et un contrôle de la température, préservent le système des pertes d'énergie ou des pannes. Afin de minimiser les risques et de protéger les composants contre les influences extérieures, les BESS sont souvent installés dans des bâtiments séparés, tels que des entrepôts ou des conteneurs.
Système de gestion de la batterie (BMS)
Le système de gestion de la batterie (BMS) est un autre composant central qui distingue un BESS d'un simple accumulateur à batterie. Il surveille et contrôle le processus de charge et de décharge des cellules de la batterie, afin d'assurer en plus leur Efficacité et Durée de vie de maximiser la durée de vie de la batterie. Pour ce faire, le BMS mesure en permanence des paramètres importants tels que la tension, l'intensité et la température de chaque cellule et veille à ce que la batterie reste dans des limites de fonctionnement sûres. De plus, il équilibre les tensions des cellules afin de garantir un vieillissement uniforme des cellules et une utilisation optimale de la capacité de l'ensemble de l'accumulateur. Les risques tels que la surcharge ou la décharge profonde sont ainsi minimisés.
Système de gestion de l'énergie (EMS)
Un système de gestion de l'énergie (SGE) de niveau supérieur, tel que le CUBE EfficiencyUnit. Tandis que le BMS surveille la sécurité interne et l'efficacité de la batterie, l'EMS contrôle le tout le système énergétique d'une entreprise et optimise le flux d'énergie en coordination avec d'autres installations. Il décide intelligemment du moment où le BESS doit être chargé ou déchargé, en se basant sur des facteurs externes tels que les prix de l'électricité, la charge du réseau, les prévisions météorologiques et les besoins en énergie sur place. L'EMS communique alors directement avec le BMS et l'onduleur afin d'adapter de manière optimale la stratégie de stockage à la production d'énergie disponible, par exemple à partir de panneaux photovoltaïques ou de centrales éoliennes.
La combinaison du BMS et de l'EMS permet de garantir qu'un BESS fonctionne non seulement de manière sûre et efficace, mais qu'il est également exploité de manière rentable. Alors que le BMS protège et optimise l'état de la batterie, l'EMS assure une gestion intelligente de l'ensemble du système énergétique afin de réduire les coûts, de désengorger les réseaux et de permettre une utilisation maximale des énergies renouvelables.
Technologies des batteries et matériaux utilisés
Les BESS reposent sur différentes technologies de batteries qui se distinguent par leur efficacité, leur coût, leur durée de vie et leur domaine d'utilisation. Les types de batteries les plus utilisés sont les suivants Piles au lithium-ionLes piles et les accumulateurs sont très appréciés des consommateurs, car ils offrent une densité énergétique élevée, une longue durée de vie et des cycles de charge et de décharge rapides. Elles sont toutefois composées de matières premières rares, telles que le lithium, le cobalt, le nickel, le manganèse et l'aluminium.
Une alternative prometteuse à cela sont Piles sodium-ion Elles sont plus sûres que les batteries lithium-ion, mais leur densité énergétique est plus faible, ce qui signifie qu'elles prennent plus de place. Les grandes entreprises industrielles utilisent souvent des Piles à flux redox est utilisée. Cette technologie se caractérise par une durée de vie particulièrement longue, car la réaction électrochimique a lieu dans des électrolytes liquides en dehors des cellules de la batterie proprement dite. Elles sont modulables de manière flexible mais aussi relativement coûteuses.
Une technologie plus ancienne mais qui a fait ses preuves sont Batteries plomb-acide. Elles sont peu coûteuses et robustes, mais leur densité énergétique est nettement plus faible, leur durée de vie plus courte et elles nécessitent plus d'entretien que les technologies de batteries modernes. De manière générale, le choix de la technologie de batterie appropriée dépend de différents facteurs tels que le coût, la sécurité, la densité énergétique et la durée de vie, et doit être mûrement réfléchi.
Avantages de BESS pour les entreprises
Les systèmes de stockage sur batterie offrent différents avantages en fonction de leur emplacement. Les grands systèmes dits Systèmes In-Front-of-the-Meter (FTM)Les centrales électriques raccordées directement au réseau électrique public aident surtout les entreprises industrielles et énergétiques. Elles contribuent en premier lieu à la stabilisation du réseau en réduisant les goulets d'étranglement et en fournissant de l'énergie pour les périodes de forte demande. Elles servent en outre de source d'énergie de réserve et de secours, ce qui améliore la sécurité d'approvisionnement. Un autre avantage est la possibilité de stocker l'énergie de manière saisonnière, ce qui permet aux entreprises d'utiliser efficacement l'énergie renouvelable excédentaire. En outre, elles peuvent générer des revenus supplémentaires en fournissant de l'énergie de réglage ou en effectuant des arbitrages sur le marché de l'électricité.
Systèmes de mesure de l'exposition (BTM)Les panneaux solaires installés directement sur le site d'une entreprise offrent des avantages économiques à l'exploitant. Ils permettent d'optimiser l'autoconsommation en stockant efficacement l'électricité solaire, réduisant ainsi les prélèvements sur le réseau et les coûts énergétiques. L'écrêtement des pics de charge permet d'éviter des frais de réseau élevés, tandis que la fonction d'alimentation électrique sans interruption sécurise les processus critiques même en cas de fluctuations du réseau. Un BESS est particulièrement avantageux pour les entreprises disposant d'infrastructures de recharge pour l'e-mobilité, car il garantit une alimentation électrique stable et efficace sans surcharger le raccordement au réseau. Si la loi le permet, les entreprises peuvent injecter l'énergie excédentaire dans le réseau et générer ainsi des revenus supplémentaires.
Systèmes BESS combinés
Il est également possible de combiner des systèmes FTM et BTM en tant que BESS. Il en résulte Effets de synergiequi permettent une utilisation plus efficace de l'énergie. L'un des principaux avantages de la combinaison est la une plus grande flexibilitéLes systèmes de stockage de l'énergie permettent de gérer de manière optimale les besoins énergétiques locaux et à grande échelle. Un EMS moderne coordonne l'utilisation des deux types de stockage et assure une répartition intelligente de l'énergie stockée. En particulier dans centrales électriques virtuelles (VPPs) les systèmes BTM sont mis en réseau avec des composants FTM afin de fournir des services de réseau et de générer des revenus supplémentaires.
Dans la pratique, de plus en plus de solutions hybridesLes systèmes de stockage FTM de grande taille sont combinés à des systèmes BTM plus petits. Ces modèles garantissent un approvisionnement fiable du réseau tout en offrant aux entreprises la possibilité d'accroître leur autonomie énergétique. La combinaison de ces deux approches permet de créer un BESS performant et durable qui répond aux défis de la transition énergétique.
Défis et solutions chez BESS
Actuellement, les projets BESS sont encore parfois confrontés à des défis économiques, techniques et réglementaires. Le site la volatilité des prix de l'énergie compliquent la rentabilité, raison pour laquelle les exploitants misent sur des modèles de revenus stables et une optimisation maximale des performances. Le site complexité croissante des systèmes et les des réseaux insuffisants nécessitent une gestion efficace et des contrôles de qualité rigoureux. Des procédures d'autorisation longues et fastidieuses freinent les projets, mais de nouvelles conceptions de systèmes et de nouvelles initiatives politiques accélèrent leur mise en œuvre. Alors que les batteries lithium-ion dominent encore, les alternatives sodium-ion prennent de plus en plus d'importance. L'intégration au réseau de grandes capacités de stockage est stimulée par les premiers grands projets. Des garanties flexibles, basées sur l'utilisation, assurent une plus grande adaptabilité. Grâce aux progrès technologiques et aux adaptations réglementaires, le potentiel des BESS ne cesse de s'accroître.
Avenir et évolution du marché
Le marché des BESS se trouve dans une phase de croissance dynamique et devrait atteindre 114,05 milliards de dollars US dans le monde d'ici 2032 - avec une croissance annuelle de Taux de croissance de 20,88 %. En Allemagne, on s'attend à ce que la capacité de stockage à grande échelle atteigne environ 7 gigawattheures d'ici 2026. multiplié par cinq. Les moteurs de cette croissance sont l'intégration croissante des énergies renouvelables, le besoin croissant de stabilité du réseau et la demande croissante de stockage d'énergie à l'échelle de l'approvisionnement. De plus, les progrès de la technologie de stockage et les effets d'échelle entraînent une baisse des coûts - les prévisions tablent sur une diminution de la consommation d'énergie. Réduction des coûts de stockage pour les grands systèmes autour de jusqu'à 30 % d'ici 2030. Au niveau régional, l'Amérique du Nord et l'Europe investissent massivement dans le développement de BESS, l'Allemagne étant l'un des marchés à la croissance la plus rapide. La Chine reste le leader de la production mondiale et fait progresser de manière décisive la mise à l'échelle industrielle.
BESS : plus que des solutions de stockage
Les BESS sont bien plus que de simples solutions de stockage - elles sont un élément central de la transition énergétique. Grâce à leur capacité à stocker l'électricité de manière flexible et à la mettre à disposition de manière ciblée, ils contribuent de manière décisive à la stabilité du réseau, à l'intégration des énergies renouvelables et à l'optimisation des coûts énergétiques. Malgré les défis économiques et réglementaires, le marché connaît une croissance rapide, poussée par les innovations technologiques, l'augmentation de la demande et les mesures politiques de soutien. Les entreprises et les fournisseurs d'énergie profitent tous deux de la polyvalence des BESS modernes, qui permettent un approvisionnement énergétique durable, économique et sûr. Dans les années à venir, leur rôle continuera de gagner en importance et de contribuer de manière décisive à la transition vers une infrastructure énergétique décentralisée et renouvelable.