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Un système de stockage d'énergie par batteries (BESS) est un dispositif qui stocke de l'énergie électrique dans des batteries pour une utilisation ultérieure. Il se recharge à partir du réseau, de panneaux solaires ou d'autres sources de production pendant les périodes de faible demande ou de forte production, et se décharge pendant les pics de demande ou lorsque la production n'est pas disponible. Pour les acheteurs commerciaux et industriels, il est essentiel de comprendre l'architecture du BESS, les options de chimie des batteries et les classifications par échelle afin de prendre des décisions d'achat éclairées.
Composants principaux du BESS
Un système de stockage d’énergie par batterie se compose de cinq composants principaux. Les modules de batterie stockent l’énergie électrique, généralement à l’aide de cellules au lithium fer phosphate (LiFePO4) ou au nickel-manganèse-cobalt (NMC). Le système de gestion de batterie (BMS) surveille la tension, la température et le courant de chaque cellule, offrant une protection multicouche contre la surcharge, la décharge excessive et les événements thermiques. Le système de conversion de puissance (PCS), ou onduleur, convertit la sortie continue (CC) de la batterie en puissance alternative (CA) destinée au réseau ou aux charges. L’enceinte assure une protection contre les agents extérieurs, avec un indice de protection IP65 adapté à une installation en extérieur. Le système de gestion thermique régule la température de la batterie afin de préserver ses performances et sa sécurité. Les modules LiFePO4, aux dimensions de 651,5 mm × 445 mm × 235 mm et dotés d’une tension nominale de 51,2 V et d’une capacité de 100 Ah, intègrent l’ensemble de ces composants dans un format compact pouvant être fixé au mur.
Comparaison des chimies de batteries
Le choix de la chimie de la batterie définit le profil de sécurité, la durée de vie en cycles et le coût total de possession d’un système de stockage d’énergie par batterie (BESS). Les batteries LiFePO4 résistent à la réaction thermique dégagée au-delà de 500 degrés Celsius, tandis que les cellules NMC atteignent cette réaction thermique à environ 200 degrés Celsius. Les batteries LiFePO4 offrent 6 000 cycles de charge ou plus, contre 2 000 à 3 000 cycles pour les batteries NMC. Pour les applications nécessitant une durée de service de 10 ans ou plus, la durée de vie en cycles plus longue des batteries LiFePO4 réduit la fréquence des remplacements et abaisse le coût total de possession. Des certifications telles que CE, RoHS et UN38.3 confirment que le système de batteries répond aux normes internationales en matière de sécurité, d’environnement et de transport.
Classification des BESS selon leur échelle
Les systèmes de stockage d'énergie par batteries sont classés, en fonction de leur capacité et de leur application, en trois échelles. Les systèmes de stockage d'énergie résidentiels (BESS) utilisent des modules fixés au mur de 5,12 kWh par unité, généralement configurés pour une capacité totale de 5 à 20 kWh, afin d’assurer la sauvegarde énergétique domestique et l’autoconsommation solaire. Les systèmes de stockage d’énergie commerciaux et industriels (C&I) couvrent une plage allant de 20 kWh à plusieurs mégawattheures, permettant notamment l’aplanissement des pics de consommation, la réduction des frais liés à la demande et l’alimentation de secours pour les installations commerciales. Les systèmes de stockage d’énergie à l’échelle des services publics dépassent 1 MWh et fournissent des services réseau tels que la régulation de fréquence, l’intégration des énergies renouvelables et le renforcement de la capacité. Un projet de parking solaire de 1,5 MW au Brésil illustre l’intégration, à l’échelle C&I, d’un système de stockage d’énergie avec une production solaire.
Applications clés
Les applications des systèmes de stockage d'énergie par batteries (BESS) couvrent les secteurs résidentiel, commercial et industriel. Pour les habitations, un BESS fournit une alimentation de secours en cas de coupure et optimise l'autoconsommation solaire. Pour les installations commerciales, le système réduit les frais liés aux pics de demande, assure une alimentation sans interruption et soutient la gestion des coûts énergétiques. Dans les zones hors réseau et isolées, un BESS permet d’atteindre l’indépendance énergétique grâce aux énergies renouvelables. Une installation aux Maldives produisant annuellement 15 millions de kWh et réduisant la consommation de 50 tonnes de diesel par an illustre comment le BESS remplace les groupes électrogènes diesel dans les environnements insulaires et hors réseau. Les systèmes de stockage intégrés aux auvents solaires proposent des capacités de 3,84 kWh, 7,68 kWh, 11,52 kWh et 15,36 kWh, destinés à des propriétés combinant infrastructures de stationnement et production d’énergie.
Sécurité et historique de déploiement
L'historique de sécurité d'une technologie de système de stockage d'énergie (BESS) constitue un critère d'achat essentiel. Plus de 30 000 unités murales de stockage d'énergie au lithium fer phosphate (LiFePO4) ont été installées en Allemagne, en Australie et au Japon, sans incident de sécurité signalé à ce jour. Cet historique de déploiement, combiné à un seuil de réaction thermique de plus de 500 °C et à une protection environnementale IP65, atteste de la fiabilité des BESS au LiFePO4 dans des conditions climatiques variées et des environnements d'installation diversifiés. Le système de protection multicouche du système de gestion de la batterie (BMS), comprenant des dispositifs de sécurité contre les surtensions, les sous-tensions, les surintensités, les courts-circuits et les surchauffes, garantit la sécurité opérationnelle tout au long de la durée de vie utile du système.
Intégration avec les énergies renouvelables
Un système de stockage d'énergie par batteries (BESS) s'intègre aux panneaux solaires, aux éoliennes et aux systèmes hybrides de production d'énergie afin d'atténuer les fluctuations de la génération intermittente et de fournir une puissance stable. Lorsqu'il est associé à des auvents solaires, le BESS stocke l'excédent d'énergie solaire produite en journée pour une utilisation nocturne, améliorant ainsi l'autosuffisance énergétique renouvelable de l'installation. La batterie de stockage d'énergie de type « bureau roulant », dont la capacité varie de 2 à 20 kWh, offre un stockage portable pouvant être repositionné à mesure que les actifs de production évoluent. Les onduleurs solaires et les supports de suivi, y compris les conceptions à simple axe et à double axe, fonctionnent conjointement avec le BESS afin d'optimiser la capture solaire et la synchronisation de la distribution d'énergie.
Questions fréquentes
Q : Que signifie l'acronyme BESS dans le domaine du stockage d'énergie ?
R : BESS signifie « Battery Energy Storage System » (système de stockage d'énergie par batteries). Il s'agit d'un système qui stocke l'énergie électrique dans des batteries pour une utilisation ultérieure, composé de modules de batteries, d'un système de gestion des batteries, d'un système de conversion de puissance, d'un boîtier et d'un système de gestion thermique.
Q : Quelle est la différence entre les technologies LiFePO4 et NMC pour les BESS ?
A : La chimie LiFePO4 offre une résistance à la réaction thermique dégénérative au-delà de 500 degrés Celsius et permet plus de 6 000 cycles de charge, tandis que la chimie NMC atteint la réaction thermique dégénérative à environ 200 degrés Celsius avec 2 000 à 3 000 cycles. La chimie LiFePO4 assure une durée de vie plus longue et des marges de sécurité accrues pour les applications de systèmes de stockage d’énergie par batterie (BESS).
Q : Quelle capacité de BESS ai-je besoin pour mon application ?
R : Les applications résidentielles utilisent généralement des systèmes muraux de 5 à 20 kWh. Les installations commerciales vont de 20 kWh à plusieurs mégawattheures. Les systèmes à échelle réseau dépassent 1 MWh. Les systèmes de stockage intégrés aux abris solaires pour véhicules offrent des capacités allant de 3,84 à 15,36 kWh, destinés aux propriétés combinant stationnement et production d’énergie.