Choisir les bons types de systèmes de stockage d'énergie par batterie pour vos besoins

Le marché mondial du stockage d'énergie, conformément au rapport de BloombergNEF, devrait passer de 17 GWh en 2020 à 358 GWh d'ici 2030 grâce à des progrès et des investissements significatifs dans les systèmes de secours électrique à travers le monde. Ainsi, BESS joue un rôle important dans l’infrastructure moderne du réseau électrique.

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

Système de stockage d'énergie par batterie (BESS) est un mécanisme qui accumule de l’énergie électrique dans des piles rechargeables pour être utilisée ultérieurement. Les cellules de batterie, les systèmes de gestion de batterie (BMS) et les systèmes de conversion de puissance (PCS) font partie des composants essentiels. Le courant continu stocké dans les modules de batterie est principalement utilisé par BESS pour fournir une capacité électrique pendant les périodes de forte demande.

Le système de gestion de l'énergie (EMS) surveille l'état de charge (SOC) et optimise l'utilisation des ressources. BESS utilise généralement des circuits externes et des onduleurs bidirectionnels pour une qualité d'énergie efficace et une interconnexion au réseau qui convertit le courant continu en courant alternatif ou vice versa. Certaines unités avancées peuvent également combiner d’autres formes de stockage d’énergie, comme le stockage d’énergie thermique et cinétique, pour améliorer leur efficacité globale.

Pourquoi les systèmes de stockage d'énergie par batterie sont essentiels

Systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS) sont cruciaux dans le paysage énergétique actuel pour plusieurs raisons :

• Stabilité améliorée du réseau : BESS stabilise l'approvisionnement en électricité en stockant l'énergie excédentaire en cas de faible demande et en la libérant pendant les périodes de pointe de demande d'électricité, garantissant ainsi une alimentation électrique fiable.
• Efficacité énergétique optimisée : BESS stocke l’énergie provenant de sources renouvelables comme l’énergie solaire, maximisant l’efficacité en réduisant le gaspillage d’énergie et la dépendance aux combustibles fossiles.
• Coûts énergétiques réduits : BESS permet d'éliminer les pointes, de stocker l'électricité lorsque les prix de l'électricité sont bas et de l'utiliser pendant les périodes de pointe, contribuant ainsi à réduire les coûts énergétiques pour les entreprises et les propriétaires.
• Soutien à l’intégration des énergies renouvelables : BESS facilite l’intégration des énergies renouvelables dans le réseau en stockant l’énergie excédentaire et en garantissant un approvisionnement constant en énergie propre.

Types de systèmes de stockage d’énergie par batterie

Bien que tous les systèmes de stockage d’énergie utilisent des batteries, ils n’utilisent pas les mêmes. De même, divers types de batteries sont utilisés dans les solutions de stockage d’énergie et de nouveaux sont souvent développés.

Batteries lithium-ion

Les batteries au lithium-ion sont l’un des types de systèmes de stockage d’énergie par batterie les plus courants (BESS) qui fonctionnent en déplaçant les ions lithium entre une cathode et une anode tout au long des cycles de charge et de décharge. Compte tenu de leur densité énergétique élevée, ils sont largement utilisés dans les véhicules électriques, les appareils électroniques portables et le stockage d’énergie domestique.

Cependant, un inconvénient majeur est la possibilité d'emballement thermique, où il y a une augmentation rapide de la température à l'intérieur de la batterie, conduisant à un incendie, voire à une explosion. Il existe de nombreuses causes, par exemple lorsqu'il est surchargé, physiquement endommagé ou surchauffé. Pour que les batteries lithium-ion soient sûres, elles doivent disposer de systèmes de gestion thermique et de surveillance appropriés. Des améliorations constantes ont été apportées dans le but de rendre ces appareils plus sûrs et plus efficaces, et donc suffisamment fiables pour leurs diverses applications.

Batteries au plomb

Les batteries au plomb constituent l’une des technologies de stockage par batterie les plus anciennes et les plus traditionnelles ; ils sont reconnus pour leur fiabilité et leur prix abordable. Ils fonctionnent en convertissant l’énergie chimique en énergie électrique par réaction entre des plaques de plomb et de l’acide sulfurique. Malgré leur faible densité énergétique, généralement d'environ 30 à 50 W·h/kg, et leur durée de vie plus courte, comprise entre 200 et 800 cycles de charge, ils restent très utilisés en raison de leur faible coût. Ceux-ci sont couramment utilisés dans les systèmes d'alimentation de secours, les alimentations sans coupure (UPS) et partout où les budgets sont serrés. Ils sont également suffisamment résistants et peuvent offrir des courants de pointe élevés, ce qui les rend adaptés aux applications nécessitant une disponibilité immédiate de l'énergie.

Batteries à Flux Redox

Les batteries à flux sont un type de batterie qui stocke l'énergie dans des solutions d'électrolytes liquides qui circulent à travers les cellules de la batterie pendant la charge et la décharge. Cette conception permet une évolutivité facile puisque la taille des réservoirs d'électrolyte peut être augmentée pour augmenter la capacité énergétique du système. Les batteries à flux ont une longue durée de vie, dépassant souvent 10,000 XNUMX cycles, ce qui les rend idéales pour les applications à grande échelle telles que le stockage d'énergie à grande échelle et les applications industrielles. Ils fournissent une puissance de sortie stable sur de longues durées, ce qui les rend adaptés aux situations où une puissance constante et fiable est nécessaire. Leur densité énergétique inférieure à celle d’autres formes de batteries peut limiter leur utilisation dans des applications limitées en espace. Cependant, leur grande capacité, leur durabilité et leur flexibilité permettent d’utiliser les batteries à flux pour les besoins de stockage d’énergie de grande capacité.

Piles au nickel-cadmium

Une caractéristique remarquable des batteries nickel-cadmium (Ni-Cd) est qu'elles sont résistantes et capables de fonctionner à des températures extrêmes, ce qui les rend adaptées aux environnements exigeants. Ils utilisent de l'oxyde d'hydroxyde de nickel et du cadmium comme électrodes, ce qui les rend résistants mais abaisse leur densité énergétique à 40-60 Wh/kg. L'inclusion du cadmium soulève également des préoccupations concernant l'environnement, qui nécessitent une élimination et un recyclage appropriés. En conséquence, les batteries Ni-Cd ne trouvent d'application que dans des industries spécialisées où la fiabilité dans des conditions extrêmes est essentielle ; par exemple, l'aviation, les équipements militaires, entre autres secteurs industriels. Malgré certaines lacunes, les batteries Ni-Cd bénéficient de longs cycles de vie et de performances constantes dans des environnements opérationnels difficiles.

Batteries sodium-soufre

Fonctionnant à environ 300-350°C, le sodium et le soufre fondus sont utilisés comme matières actives dans les batteries sodium-soufre (NaS). Ils se distinguent par leur densité énergétique élevée, qui varie d'environ 150 à 240 Wh/kg, et par leur excellent rendement. Les batteries NaS sont généralement limitées aux installations à grande échelle telles que le stockage d'énergie électrique et les centrales électriques en raison de leur température de fonctionnement et de leur conception. Leur disponibilité durable et constante en électricité les rend particulièrement utiles pour stabiliser les réseaux, couper les pointes ou intégrer des sources d’énergie renouvelables. Cependant, leurs avantages ont pour inconvénient de nécessiter des systèmes de gestion thermique avancés qui ne peuvent être gérés efficacement que dans des applications stationnaires à grande échelle, compte tenu de leurs opérations extrêmement chaudes.

Pourquoi le lithium-ion est-il un choix populaire ?

Les batteries lithium-ion sont devenues le premier choix pour de nombreuses solutions de stockage d'énergie en raison de leur combinaison de performances, d'efficacité et de fiabilité. Voici pourquoi ils se démarquent :

• Haute densité énergétique : permet le stockage de grandes quantités d’énergie sous une forme compacte, idéale pour les applications limitées en espace.
• Longue durée de vie : prend en charge des milliers de cycles de charge et de décharge, contribuant ainsi à la longévité.
• Haute efficacité : efficacité de charge/décharge d'environ 90 à 95 %, minimisant la perte d'énergie.
• Faible taux d'autodécharge : conserve la charge pendant de longues périodes, parfait pour une alimentation de secours et un stockage d'énergie fiable à long terme.

Diverses applications des systèmes de stockage d’énergie par batterie (BESS)

Systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS) sont essentiels dans différents secteurs, chacun répondant à des besoins énergétiques uniques.

Stockage d’énergie par batterie résidentielle

Dans les maisons, BESS stocke l'énergie provenant de sources telles que des panneaux solaires, fournissant une alimentation de secours pendant les pannes de courant et réduisant la dépendance au réseau. Cela permet aux propriétaires de gérer plus efficacement leur consommation d’électricité et encourage l’adoption des énergies renouvelables.

Stockage d’énergie par batterie commerciale

BESS est utilisé par les entreprises pour réduire les pointes, en stockant l'électricité pendant les périodes où elle n'est pas en demande afin de réduire les coûts pendant les périodes de demande plus élevée. Ces systèmes fournissent également une alimentation de secours et favorisent l’utilisation d’énergies renouvelables, garantissant ainsi des opérations fluides et des objectifs de durabilité.

Stockage d'énergie par batterie à l'échelle industrielle

Échelle utilitaire BESS équilibre l’offre et la demande sur le réseau, en économisant l’électricité excédentaire et en la libérant si nécessaire. Ces systèmes sont essentiels à la stabilité du réseau, en particulier à mesure que davantage d’énergies renouvelables sont intégrées, et ils remplissent des fonctions essentielles telles que les services auxiliaires et le maintien de la tension. De plus, ces installations pourraient soulager les tensions sur les lignes de distribution pendant les heures de pointe.

Évaluation de vos besoins en stockage d'énergie

Lors de la sélection du système de stockage d'énergie par batterie approprié, il est essentiel d'évaluer soigneusement vos besoins spécifiques. Le tableau suivant présente les principaux facteurs à prendre en compte :

Conclusion : l'avenir du système de stockage d'énergie par batterie (BESS)

Dans le cadre du développement continu de la transition énergétique mondiale, BESS doit être encore plus important. Les développements en cours dans la technologie des batteries améliorent l'efficacité, la fiabilité et le prix abordable des BESS, ce qui en fait une facette intégrante de l’énergie durable pour les générations futures. Et avec une dépendance décroissante aux combustibles fossiles, BESS sera utile pour maintenir la robustesse et la sécurité de l’approvisionnement électrique, car cela définit son importance dans un secteur énergétique en évolution. Il s’agit en outre d’une étape essentielle dans la lutte contre le changement climatique.

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