Dans un monde en constante évolution où la consommation d'énergie augmente, il est primordial de trouver des solutions innovantes pour stocker et gérer efficacement l'électricité. Stockage en batterie à l'échelle des services publics pour les réseaux est la solution potentielle pour stocker les besoins massifs en énergie.
Dans cet article, nous étudierons le stockage en batterie à l'échelle de l'entreprise comme moyen d'obtenir une alimentation électrique plus propre et plus fiable. Nous aborderons les avantages, la conception et les défis du stockage en batterie à l'échelle des services publics.
Qu'est-ce que le stockage en batterie à l'échelle des services publics ?
La technique de stockage par batterie à l'échelle des services publics est un système conçu pour stocker de grandes quantités d'énergie électrique en vue de leur utilisation. Elle peut contribuer à préserver l'équilibre entre l'offre et la demande d'électricité au sein du réseau électrique.
L'utilisation de batteries à l'échelle de l'entreprise peut améliorer la fiabilité et la stabilité de l'approvisionnement en énergie. Ceci est particulièrement utile lorsque l'on est confronté aux fluctuations des sources d'énergie renouvelables telles que l'énergie éolienne et solaire.
De quoi sont composées les batteries d'utilité publique ?
Les réseaux électriques bénéficient souvent de batteries à grande échelle, qui sont des dispositifs de stockage d'énergie à grande échelle capables de stocker et de fournir de l'énergie. Elles sont constituées de structures multicellulaires qui fonctionnent ensemble pour stocker et libérer de l'énergie électrique.
Par exemple, les batteries lithium-ion présentent des caractéristiques notables telles qu'une densité énergétique élevée et une durée de vie prolongée. Les batteries sodium-soufre utilisent du sodium fondu et du soufre comme électrodes et présentent un rendement élevé et un faible coût.
La densité énergétique des batteries plomb-acide est plutôt faible et leur durée de vie est limitée en raison de la qualité sous-optimale des électrodes, composées de plomb et d'oxyde de plomb. Il ne s'agit là que de quelques-uns des types les plus courants de batteries d'utilité publique.
Nouveau technologies de stockage de l'énergie émergent constamment, et certaines d'entre elles utilisent des matériaux et des techniques alternatives pour stocker l'énergie.
Quelle est l'efficacité du stockage en batterie à l'échelle des services publics ?
L'efficacité des systèmes de stockage par batterie à l'échelle des services publics est mesurée par leur capacité à préserver et à utiliser l'énergie stockée avec des pertes minimales.
Selon l'Administration américaine d'information sur l'énergie (EIA), le stockage en batterie à l'échelle des services publics dans le pays a atteint une efficacité mensuelle moyenne de 82% en 2019.
Cela signifie que pour 100 kWh d'énergie stockée, seuls 82 kWh seront utilisables à tout moment. Cette somme constitue une fraction importante de l'énergie potentielle totale.
Quelle est la durée de vie d'une batterie de stockage à l'échelle de l'entreprise ?
La durée de vie d'un système de stockage par batterie à l'échelle d'un service public est la durée pendant laquelle il peut fonctionner de manière fiable sans être remplacé. Sa durée de vie est influencée par plusieurs variables, notamment le type de batterie, les cycles de charge et de décharge, la température de fonctionnement et les procédures d'entretien.
L'Agence internationale pour les énergies renouvelables (IRENA) a constaté que les batteries à l'échelle des services publics durent généralement de cinq à quinze ans, en fonction de la technologie et du cas d'utilisation spécifique. À l'heure actuelle, stockage de l'énergie dans les batteries lithium-ion peuvent durer plus longtemps et être plus performants.
Quelles sont les options de stockage à l'échelle de l'entreprise ?
Il existe plusieurs options de stockage à l'échelle de l'entreprise, chacune ayant ses propres avantages et inconvénients à prendre en compte.
Les formes courantes de stockage utilitaire à grande échelle sont les suivantes
● Stockage de la batterie : Les dispositifs électrochimiques utilisés dans le stockage en batterie peuvent transformer l'énergie électrique en énergie chimique et vice versa.
Une réaction rapide, une grande efficacité et une capacité d'adaptation ne sont que quelques-uns des avantages que les batteries connectées au réseau peuvent offrir. Les inconvénients du stockage par batterie sont son coût initial élevé, sa dépréciation au fil du temps et ses effets sur l'environnement.
● Stockage hydroélectrique par pompage : Le pompage-turbinage est une technique utilisée pour stocker de l'énergie et la restituer ultérieurement. Le pompage-turbinage a le potentiel de fournir des quantités massives de stockage à long terme bon marché. Cependant, le pompage-turbinage présente des inconvénients, notamment une disponibilité limitée dans certaines régions, des effets négatifs sur l'écosystème et de longs délais de construction.
● Stockage d'énergie par air comprimé : Une technique qui utilise l'air pour stocker et libérer de l'électricité est appelée stockage d'énergie à air comprimé. Elle peut constituer un moyen de stockage d'énergie durable et fiable. Le stockage de l'énergie par air comprimé présente également certaines limites, notamment un faible rendement, des pertes de chaleur considérables et un manque de sites appropriés.
● Le stockage d'énergie par volant d'inertie : Les volants d'inertie peuvent être utilisés pour stocker et libérer de l'énergie sous forme d'électricité grâce à l'utilisation de l'énergie cinétique en rotation. Les volants d'inertie permettent de stocker de l'énergie pendant une courte période et en grandes quantités. Les volants d'inertie peuvent être utilisés pour stocker de l'énergie, mais ils présentent des inconvénients, notamment un investissement initial important, une usure mécanique et des problèmes de sécurité.
Quels sont les avantages du stockage en batterie pour les services publics ?
● Exploiter les énergies renouvelables : L'un des principaux avantages du stockage en batterie à l'échelle des services publics est la capacité d'utiliser les sources d'énergie renouvelables de manière plus efficace.
Par exemple, la production d'énergie solaire et éolienne dépend des conditions météorologiques et est donc irrégulière. Les grandes batteries d'utilité publique peuvent stocker l'énergie supplémentaire produite les jours ensoleillés ou venteux, puis la restituer lorsque le temps devient maussade ou calme.
● Stabilité et fiabilité du réseau : Le stockage en batterie à l'échelle des services publics améliore considérablement la stabilité et la fiabilité du réseau électrique. C'est comme si l'on disposait d'un tampon instantané entre les fluctuations de l'offre et de la demande. Ces batteries peuvent être utilisées pour éviter les pannes de courant et les défaillances du réseau causées par des pics soudains de la demande d'électricité.
● Gestion des pics de demande : Les services publics sont toujours confrontés à la question de la satisfaction des pics de demande, et les batteries à grande échelle des services publics peuvent être chargées lorsque la demande d'électricité est faible et déchargées lorsqu'elle est élevée. Le déplacement de la charge permet également de réduire la tension sur le réseau et d'économiser de l'argent sur les factures d'électricité.
● Le rapport coût-efficacité : Les systèmes de stockage par batterie à grande échelle utilisés par les services publics ont connu des baisses de prix significatives. Grâce aux progrès techniques et aux économies d'échelle, le coût de production et d'installation de ces batteries a considérablement diminué. En fin de compte, cela se traduit par des prix de l'énergie moins élevés pour les services publics et leurs clients.
● Soutenir les véhicules électriques : La croissance du marché des véhicules électriques est étroitement liée au stockage des batteries à l'échelle des services publics. Ces batteries peuvent servir de stations de recharge pour les VE, ce qui incite encore plus à adopter des moyens de transport propres. Cette synergie entre le stockage de l'énergie et les transports constitue une étape importante vers un avenir durable.
● Réduire l'empreinte carbone : La capacité du stockage en batterie à l'échelle de l'entreprise à réduire l'impact sur l'environnement est un atout majeur. Il contribue à réduire l'utilisation des combustibles fossiles en permettant d'ajouter davantage d'énergie renouvelable au réseau.
La lutte contre le changement climatique et la poursuite des objectifs de durabilité dépendent de ce passage à des sources d'énergie plus durables.
Quelle est la différence entre le stockage en batterie à l'échelle de l'entreprise et le stockage en batterie résidentiel ?
Les systèmes de stockage par batterie à l'échelle des services publics et à l'échelle résidentielle peuvent être utilisés pour stocker de l'énergie, bien qu'ils remplissent des fonctions distinctes.
Les opérateurs de réseaux électriques utilisent des batteries de stockage à l'échelle de l'entreprise pour stabiliser la tension, intégrer les sources d'énergie renouvelables et renforcer la capacité du réseau électrique à résister aux perturbations.
Ces batteries massives peuvent stocker et libérer des mégawatts d'énergie pendant des heures, ce qui les rend idéales pour des applications à grande échelle.
Les batteries de stockage résidentielles constituent une source d'énergie de secours fiable pour les propriétaires. Il les aide non seulement à réduire leurs dépenses d'électricité, mais aussi à renforcer leur indépendance énergétique.
Les batteries résidentielles sont généralement minuscules, flexibles et peu coûteuses, avec la capacité de stocker et de fournir des kilowatts d'énergie pendant quelques heures.
Comment concevoir un système de stockage par batterie à l'échelle de l'entreprise ?
La conception d'un système de stockage par batterie à l'échelle de l'entreprise implique plusieurs étapes et considérations, telles que
● Étape 1 : Choisir la technologie et la taille de batterie appropriées à l'application et à l'emplacement prévus. La densité énergétique, la densité de puissance, l'efficacité, la longévité, le coût, la sécurité et les effets sur l'environnement des différents systèmes de batteries varient considérablement.
La demande de puissance (en mégawatts) et les besoins en énergie (en mégawattheures) pour la durée de fonctionnement prévue (en heures) déterminent la taille du système de batteries. En raison de leur densité énergétique élevée, de leur durée de vie prolongée et de leur rapidité de réaction, les batteries lithium-ion sont largement utilisées dans les applications à l'échelle des services publics.
● Étape 2 : Sélection du système de conversion d'énergie approprié et des composants de l'équilibre du système pour le système de batterie, tels que les onduleurs, les transformateurs, lithium ion bms, etc.
Le reste du système est constitué par le matériel et les logiciels permettant de surveiller, de réguler, de protéger et de connecter le système de batteries au réseau. Ces facteurs ont un impact sur l'efficacité, la fiabilité, la sécurité et les résultats du système de batteries.
● Étape 3 : Concevoir la configuration et l'agencement optimaux du système de batteries. La tension et le courant de sortie d'une batterie peuvent être ajustés en réorganisant et en connectant ses cellules individuelles en série et en parallèle.
Le plan décrit la disposition et la distribution des différents modules de batterie, des racks, des conteneurs et d'autres éléments sur le site. Les pertes électriques, la gestion thermique, la disponibilité de l'espace, l'accessibilité et l'esthétique sont autant de considérations importantes pour l'installation et la disposition.
● Étape 4 : Évaluer la viabilité économique et l'impact environnemental du système de batteries. Les coûts d'investissement, les coûts d'exploitation et de maintenance, les flux de revenus et les incitations pour le système de batteries sont autant de facteurs qui entrent en ligne de compte dans sa faisabilité économique.
Les émissions du cycle de vie, la consommation de ressources, la création de déchets et le potentiel de recyclage sont autant de facteurs de l'effet environnemental potentiel du système de batterie. Il peut être comparé à d'autres technologies ou scénarios qui servent de concurrence pour évaluer les avantages et les inconvénients d'un système de stockage par batterie à l'échelle d'un service public.
Les systèmes de stockage par batterie à l'échelle des services publics présentent souvent les caractéristiques et spécifications suivantes :
● Capacité d'alimentation : La capacité de puissance du stockage en batterie à l'échelle de l'entreprise est mesurée en mégawatts (M.W.) ou en kilowatts (kW), et il s'agit de la quantité maximale d'énergie qui peut être fournie ou absorbée par le système de batterie à un moment donné.
● Capacité énergétique : Les unités de mesure de la capacité énergétique sont le mégawattheure (MWh) et le kilowattheure (kWh). Il s'agit de la quantité maximale d'énergie qui peut être stockée ou déchargée par le système de batterie sur une période donnée.
● Durée de l'enquête : Il s'agit de la durée pendant laquelle un système de batterie peut fournir ou absorber sa pleine capacité de puissance. Vous pouvez diviser la capacité énergétique par la capacité de puissance pour obtenir la réponse : les unités sont les heures et les minutes.
● Efficacité de l'aller-retour : L'efficacité d'un système de batterie tout au long d'un cycle de charge-décharge est mesurée par son rendement aller-retour. Il représente l'efficacité du système de batterie à stocker et à décharger l'énergie avec des pertes minimales. Un pourcentage est utilisé pour le représenter.
● Durée du cycle : Les systèmes de batterie ont une durée de vie, mesurée en nombre de cycles de charge-décharge qu'ils peuvent supporter avant que leurs performances ne tombent en dessous d'un certain seuil. Elle indique combien de temps le système de batterie peut fonctionner avant de devoir être remplacé.
Quels sont les défis posés par le stockage en batterie à l'échelle des services publics ?
● Coût élevé : Les systèmes de stockage par batterie à l'échelle des services publics ont encore un coût total de possession (TCO), d'exploitation et de maintenance (O&M) et de déclassement (DCO) élevé par rapport à d'autres sources d'énergie et solutions de stockage.
● Dégradation : Des facteurs tels que les cycles de charge et de décharge, la température de fonctionnement et les procédures de maintenance contribuent tous à la baisse des performances et de la longévité des systèmes de stockage sur batterie à l'échelle de l'entreprise. Les performances, la capacité et la fiabilité des dispositifs de stockage par batterie se dégradent avec le temps.
● Impact sur l'environnement : Les systèmes de stockage en batterie à l'échelle des services publics ont des implications environnementales tout au long de leur développement, de leur exploitation et de leur mise hors service, notamment en ce qui concerne les émissions de gaz à effet de serre, la consommation de ressources, la formation de déchets et les risques éventuels.
Conclusion
Cet article aborde tous les concepts évidents pour vous aider à connaître le stockage en batterie à l'échelle des services publics. Le stockage en batterie à l'échelle des services publics est une technologie révolutionnaire. Le stockage en batterie à l'échelle des services publics devient de plus en plus important à mesure que la société s'efforce de répondre à ses besoins énergétiques futurs de manière plus écologique et plus durable.
FAQ
Selon le National Renewable Energy Laboratory (NREL), le coût d'investissement moyen pour les systèmes de stockage par batterie à l'échelle des services publics aux États-Unis en 2019 était estimé à $375 par kilowattheure (kWh). Une baisse de prix est attendue, avec une réduction estimée à $143 par kilowattheure (kWh) d'ici 2030 et une nouvelle baisse à $87 par kWh d'ici 2050.
L'installation californienne de stockage d'énergie de Moss Landing, d'une capacité de 300 MW/1 200 MWh, utilise des batteries lithium-ion pour les services de réseau et l'intégration des énergies renouvelables. Un autre exemple est la réserve d'énergie de Hornsdale (150 MW/194 MWh) en Australie-Méridionale, qui utilise des batteries lithium-ion pour le contrôle de la fréquence, le déplacement de la charge et l'alimentation de secours.
L'Administration américaine d'information sur l'énergie (EIA) estime que d'ici à la fin de 2022, 7,8 GW de stockage en batterie à l'échelle des services publics seront en service dans le pays, les développeurs et les exploitants de centrales électriques prévoyant d'utiliser 1,4 GW de capacité de batterie supplémentaire. Ils prévoient d'installer 20,8 GW de capacité de stockage par batterie d'ici 2023-2025. Cela signifie que les États-Unis pourraient disposer de 30,0 GW de stockage en batterie à l'échelle des services publics d'ici à 2025.
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