Systèmes de stockage d'énergie à l'échelle

Systèmes commerciaux de stockage d'énergie - exploration des composants, des types et des applications

COMMERCIAL INDUSTRIEL

Dans l'environnement énergétique dynamique actuel, il est essentiel de disposer d'options de stockage de l'énergie efficaces et fiables. Les systèmes commerciaux de stockage de l'énergie offrent un moyen essentiel de stocker l'énergie produite pendant les périodes de faible demande et de la restituer lorsque la demande est élevée. Pour mieux comprendre ces systèmes, il est essentiel de se pencher sur leurs composants.

Dans ce billet, nous explorerons en détail chaque composant des systèmes commerciaux de stockage d'énergie, tout en soulignant leurs fonctions et leur importance au sein de l'architecture globale du système. Nous nous pencherons également sur les différents types de technologies de stockage commercial de l'énergie disponibles aujourd'hui, ainsi que sur leurs avantages et leurs limites respectifs.

Table des matières
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    Qu'est-ce qu'un système commercial de stockage en batterie ?

    Les systèmes commerciaux de stockage de batteries sont un type de stockage d'énergie, comme de grandes banques d'énergie (un conteneur avec des blocs de batteries) qui ont la capacité de stocker puis de libérer de l'électricité provenant de différentes sources. Les systèmes commerciaux de stockage par batterie sont de tailles et de formes différentes, en fonction de l'application et des besoins du client.

    La structure modulaire de ces systèmes et leurs capacités de stockage vont de 50 kWh à 1 MWh. Ils constituent donc une excellente option pour les petites et moyennes entreprises à la recherche d'un système de stockage d'énergie. De nombreux établissements commerciaux, notamment des écoles, des hôpitaux, des stations-service, des magasins, des industries et bien d'autres, comptent sur ces systèmes pour répondre à leurs besoins énergétiques.

    Les systèmes commerciaux de stockage d'énergie soutiennent le réseau en utilisant des batteries pour équilibrer les fluctuations de la demande, offrir une alimentation de secours pendant les pannes de courant et aider les sources d'énergie renouvelables telles que le vent et le soleil. L'adoption de ce système peut vous aider à économiser de l'argent en réduisant vos factures d'électricité et en créant de nouvelles opportunités de revenus.

    Quels sont les composants des systèmes de stockage d'énergie commerciaux ?

    ● Système de batterie : La batterie, composée de cellules distinctes qui transforment l'énergie chimique en énergie électrique, est sans aucun doute le cœur des systèmes commerciaux de stockage d'énergie. Les cellules sont disposées en modules, en racks et en chaînes, et sont connectées en série ou en parallèle en fonction de la tension et de la capacité souhaitées. Le lithium-ion s'est avéré être la meilleure chimie de batterie pour les systèmes de stockage d'énergie commerciaux.

    ● Système de gestion de la batterie (BMS) : Le BMS est le principal point de contrôle qui assure la sécurité du système en surveillant la longévité, la sécurité et l'efficacité du système de batterie. Il permet à la batterie de fonctionner au mieux en ce qui concerne la tension, la température, le courant, l'état de charge et la santé. Il contrôle également le système de refroidissement et maintient l'équilibre des cellules.

    ● Onduleur ou système de conversion d'énergie (PCS) : Ce composant est généralement appelé le "muscle" du système de stockage d'énergie commercial. En effet, une batterie fournit du courant continu (CC), mais le réseau ou la charge a besoin de courant alternatif (CA) pour fonctionner, et l'onduleur contribue donc à cette transformation. En outre, il contrôle la tension, la fréquence et la qualité de l'alimentation de la sortie. La configuration du système de stockage d'énergie détermine s'il utilise un onduleur couplé au courant alternatif ou au courant continu.

    ● le système de gestion de l'énergie (SGE) : Le SGE est chargé de suivre et de réguler le flux d'énergie à l'intérieur du système de stockage d'énergie en fonction des besoins et des préférences de l'utilisateur. Il communique avec le réseau, la charge et d'autres sources d'énergie comme le solaire et l'éolien. Il accomplit des tâches supplémentaires telles que l'écrêtement des pointes, le déplacement de la charge, la régulation de la fréquence, l'alimentation de secours et l'arbitrage énergétique.Quels sont les composants d'un système commercial de stockage d'énergie ?

    ● Inverseur bidirectionnel : Les systèmes de stockage d'énergie commerciaux raccordés au réseau doivent impérativement comporter un onduleur bidirectionnel. Il permet au système de stockage d'énergie de prélever de l'énergie sur le réseau ou de lui en renvoyer si nécessaire. En outre, il se synchronise avec la tension et la fréquence du réseau.

    ● Transformateur : Il s'agit d'un composant essentiel de tout système de stockage d'énergie commercial connecté au réseau, qui permet d'augmenter ou de réduire le niveau de tension pour l'adapter à celui du réseau.

    ● Dispositif de protection : Ce composant est essentiel pour protéger le réseau et le système de stockage d'énergie contre les pannes, les surtensions, les courts-circuits, les surcharges et autres circonstances anormales.

    ● Systèmes de refroidissement : Ces composants maintiennent la batterie et d'autres pièces dans la plage de température idéale pour garantir l'efficacité et la sécurité.

    ● Système de contrôle de haut niveau : Cet élément fonctionne avec d'autres systèmes de contrôle, tels que l'EMS et le BMS, pour améliorer les performances et la fiabilité de tout système de stockage d'énergie commercial connecté au réseau.

    Quels sont les types les plus courants de systèmes de stockage d'énergie commerciaux ?

    Les systèmes commerciaux de stockage de l'énergie sont de différents types, mais peuvent généralement être divisés en cinq groupes principaux. Les cinq catégories sont les suivantes : mécanique, électromagnétique, thermique, chimique et électrochimique, et chacune possède des propriétés, des avantages et des inconvénients qui lui sont propres.

    Mécanique

    Ces systèmes utilisent des forces ou des mouvements mécaniques pour stocker et libérer de l'énergie. Le système d'hydroélectricité par pompage (PSH) est un exemple qui pompe l'eau en amont lorsqu'il y a un excès d'électricité et la libère en aval lorsqu'il y a une demande d'énergie.

    Un autre exemple est le stockage d'énergie par air comprimé (CAES), qui comprime l'air dans des cavernes ou des réservoirs souterrains et le détend pour alimenter une turbine. Enfin, il y a le stockage d'énergie par volant d'inertie (FES), qui produit de l'énergie en faisant tourner rapidement un rotor.

    Electromagnétique

    Les dispositifs tels que les condensateurs, les supercondensateurs et les systèmes de stockage d'énergie magnétique supraconducteurs (SMES) utilisent des champs électriques ou magnétiques pour stocker et libérer de l'énergie. Les condensateurs stockent la charge électrique sur deux plaques séparées par un isolant. Cependant, les supercondensateurs ont une capacité plus élevée et peuvent stocker plus de charge. Cependant, le SMES utilise une bobine supraconductrice pour créer un champ magnétique capable de conserver l'énergie avec des pertes minimales.

    Thermique

    Parmi les systèmes de stockage thermique qui utilisent la chaleur ou le froid pour stocker et libérer de l'énergie, on peut citer le sel fondu, l'air liquide, le stockage d'énergie cryogénique (CES) et la glace/l'eau. Par exemple, le sel fondu peut stocker la chaleur des centrales solaires à concentration et la libérer pour générer de la vapeur pour les turbines.

    De même, l'air liquide peut être liquéfié lorsque l'électricité excédentaire est vaporisée pour actionner une turbine en cas de besoin. Le CES utilise de l'azote liquide ou d'autres fluides cryogéniques pour stocker l'énergie froide. La glace/l'eau peut stocker l'énergie froide en gelant l'eau pendant la nuit et en la faisant fondre pendant la journée à des fins de refroidissement.

    Électrochimie

    Les systèmes de stockage d'énergie les plus courants sont les batteries, qui stockent et libèrent de l'énergie par le biais de processus électrochimiques. Ces batteries comportent deux électrodes (anode et cathode) et un électrolyte qui permet aux ions de circuler, créant ainsi un concept de charge et de décharge. Le lithium-ion est souvent idéal pour tout établissement cherchant à utiliser un système de stockage commercial en raison de ses avantages.

    Quelles sont les applications des systèmes de stockage d'énergie commerciaux ?

    L'écrêtement des pointes

    Afin de minimiser la charge de pointe et de réduire les coûts de la demande, cette idée d'application consiste à drainer les dispositifs commerciaux de stockage d'énergie pendant les périodes de forte demande d'électricité. Les clients dont le rapport entre la charge de pointe et la charge moyenne est élevé ou ceux qui sont soumis à des taux de demande élevés peuvent en tirer un grand profit.

    Transfert de charge

    Les systèmes commerciaux de stockage d'énergie sont utilisés pour lutter contre la différence de prix dans cette situation. Ils sont chargés pendant les périodes où les prix de l'électricité sont bas et déchargés pendant les périodes où les prix de l'électricité sont élevés. Les clients qui sont soumis à des redevances en fonction de l'heure de consommation ou à des prix en temps réel peuvent en profiter pour économiser de l'argent.Applications des systèmes commerciaux de stockage de l'énergie

    En utilisant un système de batteries lithium-ion de 500 kW/3 MWh, par exemple, un hôtel d'Hawaï a pu déplacer sa charge du jour à la nuit et économiser $275 000 euros par an.

    Intégration des énergies renouvelables : Dans ce cas, les systèmes commerciaux de stockage de l'énergie sont associés à des sources d'énergie renouvelables telles que l'énergie solaire ou éolienne afin d'accroître leur efficacité et leur efficience.

    Alimentation de secours

    Dans cette application, l'énergie de secours est fournie par des systèmes commerciaux de stockage d'énergie en cas de défaillance du réseau ou d'autres crises. Les avantages qui en découlent peuvent comprendre l'amélioration de la résilience, la garantie de la continuité de l'entreprise ou l'offre de services vitaux.

    Micro-réseau

    Dans cette application, les systèmes commerciaux de stockage d'énergie seront utilisés comme un composant de micro-réseau qui peut fonctionner séparément du réseau principal ou y être relié. Il peut en résulter des avantages tels qu'une plus grande fiabilité, une réduction des émissions ou l'autonomisation de la communauté.

    Quelle est la capacité du stockage commercial de l'énergie ?

    Comme indiqué précédemment, les petites et moyennes entreprises utilisent fréquemment des "systèmes de stockage d'énergie commerciaux", qui ont généralement une capacité de stockage de 50 kWh à 1 MWh et sont utilisés à des fins commerciales et municipales. En réalité, la capacité varie entre ces deux valeurs, mais le choix de la capacité idéale dépend du type de programme pour lequel vous l'utilisez et de la tâche que vous essayez d'accomplir.

    Quels sont les avantages des systèmes de stockage d'énergie commerciaux ?

    ● La résilience : Les opérations commerciales peuvent se poursuivre en douceur et en toute sécurité avec l'aide de systèmes commerciaux de stockage d'énergie, qui peuvent fournir une alimentation de secours en cas de défaillance du réseau ou d'autres calamités. Cet aspect est crucial pour les installations vitales telles que les hôpitaux, les centres de données ou les industries qui ne peuvent pas se permettre de perdre de l'électricité.

    ● Économies de coûts : En déplaçant leur utilisation des heures de pointe vers les heures creuses, lorsque l'électricité est moins chère, les systèmes de stockage d'énergie commerciaux peuvent aider les entreprises à réduire leurs coûts d'électricité. En conséquence, les frais liés à la demande, qui sont des paiements basés sur la plus grande quantité d'électricité utilisée au cours d'une période de facturation, peuvent être réduits. Les systèmes de stockage d'énergie commerciaux peuvent également aider les entreprises à générer des revenus supplémentaires en participant à des programmes de réponse à la demande, qui récompensent les consommateurs qui réduisent leur consommation d'électricité pendant les périodes de pointe.

    ● Intégration des énergies renouvelables : Les systèmes de stockage d'énergie commerciaux permettent aux entreprises d'améliorer leur utilisation des sources d'énergie renouvelables telles que l'énergie solaire et éolienne. Pour ce faire, il stocke l'énergie excédentaire pendant les périodes de forte production et la libère pendant les périodes de faible production.

    Cela permet de réduire la dépendance à l'égard des combustibles fossiles tout en réduisant les émissions de gaz à effet de serre. Les systèmes commerciaux de stockage d'énergie peuvent également contribuer à la stabilisation du réseau en équilibrant l'offre et la demande d'électricité et en offrant des services auxiliaires tels que le contrôle de la fréquence ou le soutien de la tension.

    ● Avantages supplémentaires de la grille : Les systèmes commerciaux de stockage de l'énergie offrent des avantages supplémentaires au réseau et à la société, tels que l'amélioration de la sécurité et de la résilience contre les cyberattaques ou les catastrophes naturelles, le renforcement de la valeur économique et de la compétitivité par la création de nouveaux emplois et de nouveaux marchés, et la diminution de l'impact environnemental par la réduction de la pollution de l'air et de la consommation d'eau.

    Quelle est la durée de vie des systèmes de stockage d'énergie commerciaux ?

    La durée de vie des systèmes de stockage d'énergie industriels est une question que l'on se pose souvent. Vous voulez être sûr de tirer le meilleur parti de votre investissement dans une batterie à grande échelle ou dans un autre dispositif de stockage, car ces projets de stockage d'énergie ont des coûts initiaux.

    La réponse n'est pas simple, car les différents systèmes de stockage d'énergie ont des durées de vie différentes, en fonction de leur technologie, de leur conception, de leur utilisation et de leur environnement. Toutefois, voici quelques fourchettes générales de durée de vie utile pour certaines technologies commerciales courantes de stockage de l'énergie :

    • Batteries au lithium-ion : 8 à 15 ans de durée de vie, jusqu'à 8000 cycles de charge pour une charge quotidienne.
    • Batteries à flux redox : 5 à 15 ans
    • Hydrogène : 8 à 15 ans

    Quelle que soit la durée de vie indiquée ci-dessus, les systèmes de stockage d'énergie commerciaux doivent faire l'objet d'une surveillance et d'un diagnostic réguliers. Ces périodes ne sont que des estimations, et la surveillance du système peut lui permettre de durer aussi longtemps que vous le souhaitez.

    Comment concevoir un système de stockage d'énergie commercial en fonction des exigences de l'application ?

    Il n'existe pas de solution particulière qui convienne à toutes les conceptions de systèmes de stockage d'énergie commerciale. En termes de puissance et de capacité énergétique, de temps de réaction, de durée de vie, de coût, de sécurité et d'effet sur l'environnement, les différentes applications peuvent avoir des besoins et des limites distincts. Par conséquent, il est essentiel de prendre en compte les actions suivantes lors du développement d'un système de stockage d'énergie commercial en fonction des exigences de l'application :

    Identifier les applications

    Quels sont les principaux services ou fonctions qu'offrira le système de stockage d'énergie ? Par exemple, le contrôle de la fréquence, l'intégration des énergies renouvelables, l'alimentation de secours et l'écrêtement des pointes. Des applications spécifiques peuvent nécessiter des solutions de stockage d'énergie multiples ou hybrides pour atteindre différents objectifs.

    Définir les paramètres de performance : Quels sont les facteurs critiques qui détermineront le succès du système de stockage d'énergie ? À titre d'illustration, considérons les éléments suivants : puissance nominale, énergie nominale, rendement aller-retour, taux de rampe, durée de décharge, durée de vie du cycle, etc. La ou les applications et les conditions du réseau auront une incidence sur ces paramètres.

    Choix de la technologie

    Quelles sont les innovations en matière de stockage de l'énergie les mieux adaptées pour atteindre les objectifs de performance ? Les batteries lithium-ion, les batteries plomb-acide, l'énergie hydraulique stockée par pompage, le stockage de l'énergie par air comprimé, les batteries à flux redox, l'hydrogène, etc. en sont quelques exemples. Chaque technologie présente des avantages et des inconvénients en termes de coût, de performance, de longévité, de sécurité et d'impact sur l'environnement.Comment concevoir un système de stockage d'énergie commercial en fonction des exigences de l'application ?

    Concevoir le système

    Comment le système de stockage d'énergie sera-t-il configuré et intégré aux autres composants ? Par exemple, combien de modules ou d'unités seront nécessaires ? Comment seront-ils reliés entre eux et gérés ? Quelle sera leur relation avec le réseau et les autres sources d'énergie ? Comment seront-ils supervisés et protégés ?

    Évaluer le système

    Comment le système de stockage d'énergie sera-t-il testé et validé ? Par exemple, comment les paramètres de performance seront-ils mesurés et vérifiés ? Comment la fiabilité et la durabilité seront-elles évaluées ? Comment les avantages économiques et environnementaux seront-ils quantifiés ?

    Comment calculer le coût et les avantages du système de stockage d'énergie commercial ?

    Il n'est pas simple de déterminer le coût et l'utilité des dispositifs commerciaux de stockage de l'énergie. De nombreux facteurs et variables influencent l'économie du stockage de l'énergie, tels que le coût d'investissement, le coût d'exploitation et de maintenance, le coût de dégradation et de remplacement, les flux de revenus, les incitations et les politiques, ainsi que les conditions du marché.

    Il est donc essentiel d'évaluer de nombreuses possibilités et situations à l'aide d'une approche systématique et transparente.

    Le coût nivelé du stockage (LCOS) est une statistique typique utilisée pour évaluer le coût et la valeur des systèmes de stockage d'énergie commerciaux. Le LCOS est le coût moyen par unité d'énergie produite par le système de stockage qui devrait être vendue pour couvrir toutes les dépenses du projet pendant toute sa durée. Vous pouvez déterminer le coût de la durée de vie du système de stockage en divisant la production totale d'énergie du système pendant sa durée de vie.

    Le coût total de la durée de vie du système de stockage comprend le coût d'investissement initial, les dépenses d'exploitation et de maintenance, les coûts de détérioration et de remplacement, et tous les coûts supplémentaires liés au financement, aux taxes ou au déclassement.

    La performance et l'efficacité du système, ainsi que la consommation et l'application, déterminent la durée de vie globale de la production d'énergie du système. Par exemple, la production d'énergie d'un système de stockage utilisé pour l'écrêtement des pointes sera différente de celle d'un système utilisé pour le contrôle de la fréquence.

    Les LCOS peuvent être comparés aux flux de revenus ou aux coûts évités que le système de stockage peut générer ou permettre.

    Par exemple, un système de stockage peut générer des revenus en fournissant des services de réseau tels que la régulation de la fréquence ou la participation au marché des capacités. L'augmentation de l'autoconsommation d'énergie renouvelable, la diminution des frais liés à la demande ou le report des améliorations de la transmission ou de la distribution sont d'autres moyens par lesquels un système de stockage peut réduire les coûts.

    Vous pouvez déterminer la rentabilité d'un projet de stockage en comparant le LCOS aux revenus ou aux coûts économisés. Cependant, les circonstances et les règles du marché peuvent faire varier ce différentiel dans le temps et selon les lieux.

    Par conséquent, lors de l'estimation du coût et de la valeur d'un système commercial de stockage d'énergie, il est essentiel de tenir compte de l'incertitude et de la sensibilité de ces paramètres.

    Facteurs à prendre en compte lors du choix des fabricants de systèmes de stockage d'énergie à usage commercial

    Les performances, la fiabilité et la rentabilité du projet de stockage d'énergie peuvent toutes être influencées par le fabricant que vous choisissez pour les systèmes de stockage d'énergie commerciaux. De nombreux facteurs doivent être pris en compte lors de la sélection d'un fabricant, tels que

    ● Technologie : Une chose à considérer en premier lieu est le type de technologie de stockage de l'énergie que le fabricant que vous souhaitez acheter propose. Beaucoup d'entre eux peuvent utiliser des batteries lithium-ion, des batteries plomb-acide, l'énergie hydraulique pompée, le stockage d'énergie par air comprimé, des batteries à flux redox, de l'hydrogène, etc. Toutes ces technologies sont excellentes à leur manière et présentent également des défauts. Choisissez donc celle qui correspond aux exigences de votre application et à vos paramètres de performance.

    ● Qualité : La qualité des produits et des services du fabricant doit également être prise en compte en permanence. Examinez dans quelle mesure il adhère aux règles et réglementations du secteur et comment il garantit la fiabilité et la sécurité de ses produits. Assurez-vous qu'il dispose d'une filière réputée pour tester et valider les produits avant leur livraison, tout en gérant l'assistance après-vente et la garantie. Vous devez choisir un fournisseur jouissant d'une solide réputation en matière de fiabilité et de satisfaction de la clientèle.Choisir un fabricant de systèmes de stockage d'énergie à usage commercial

    ● Expérience : Le fabricant que vous avez choisi doit avoir des connaissances et de l'expérience dans le secteur du stockage de l'énergie. Vous pouvez vous faire une idée de ses compétences à partir de son ancienneté dans le secteur et du nombre de projets réussis qu'il a menés à bien. Ces informations vous permettront de déterminer le degré de diversification de ses marchés et de ses clients, ainsi que l'état d'avancement de ses offres. Vous devriez choisir un fabricant qui jouit d'une solide réputation et qui possède un solide portefeuille de projets de stockage d'énergie.

    ● Coût : Étant donné que chaque fabricant fixe ses prix différemment, vous devez déterminer le coût de son produit. Cela peut vous aider à comprendre dans quelle mesure le prix est abordable par rapport à d'autres entreprises.

    Grâce à la transparence des prix, vous pouvez faire un choix judicieux en vérifiant les différents modèles et cadres de tarification. En outre, plusieurs fabricants proposent des solutions de financement et des périodes de paiement flexibles, ce qui facilite l'adhésion à un plan de paiement. Vous devez choisir un producteur qui est abordable et qui en vaut la peine.

    ● Soutien : Il est également essentiel que le fabricant que vous avez choisi offre un bon service à la clientèle et une bonne assistance. Vous pouvez savoir dans quelle mesure il répond à vos demandes de renseignements et à vos requêtes. Cela montre la qualité de sa communication et de sa collaboration avec vous tout au long du cycle de vie du projet.

    Les systèmes commerciaux de stockage par batterie peuvent-ils être connectés à des systèmes photovoltaïques ?

    Il est possible de mettre en place un système solaire plus stockage en connectant des systèmes commerciaux de stockage par batterie et des systèmes photovoltaïques (PV). Ce système peut stocker l'énergie solaire supplémentaire pendant la journée et l'utiliser la nuit ou pendant les pannes de réseau. En fait, il réduit les coûts de la demande et les frais de réseau tout en augmentant l'autoconsommation et la fiabilité de l'électricité solaire.

    En plus de participer aux marchés de l'énergie tels que la réponse à la demande ou l'arbitrage énergétique, un système de stockage solaire peut offrir des services de réseau tels que la gestion de la fréquence ou le soutien de la tension. Un système solaire plus stockage peut être un choix financièrement fructueux et écologiquement responsable pour les entreprises.

    Où puis-je acheter des systèmes de stockage d'énergie commerciaux ?

    Vous pouvez acheter des systèmes de stockage d'énergie commerciaux auprès de fabricants, d'intégrateurs ou de distributeurs. Vous pouvez également contacter une entreprise de services énergétiques qui vous aidera à concevoir et à installer un système adapté à vos besoins.

    Grevault est une entreprise professionnelle dans le secteur du stockage d'énergie industriel et commercial, avec plusieurs années d'expérience pratique.

    La vaste expérience de l'entreprise a permis à l'équipe d'accumuler une grande richesse de connaissances et d'expertise dans le domaine.

    Ils possèdent une grande capacité à proposer des solutions énergétiques adaptées aux besoins spécifiques de leurs clients, en veillant à ce que ces derniers reçoivent le meilleur service possible.

    Conclusion

    Les systèmes commerciaux de stockage d'énergie sont de plus en plus acceptés et abordables à mesure que la technologie s'améliore et que les réglementations encouragent leur utilisation. Ces systèmes peuvent stocker et transmettre de l'énergie pour diverses utilisations, notamment l'écrêtement des pointes, la gestion des fréquences, l'intégration des énergies renouvelables, l'alimentation de secours, etc. Il est nécessaire de comprendre la technologie et la conception du système pour prendre la meilleure décision.

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