Système de stockage d’énergie par batterie (BESS)

BESS (système de stockage d’énergie par batterie) est un système de stockage électrochimique d’énergie, c’est-à-dire une installation composée de sous-systèmes, d’équipements et de dispositifs nécessaires au stockage de l’énergie et à sa conversion bidirectionnelle en énergie électrique en moyenne tension. Ces systèmes sont essentiels pour réduire la dépendance aux combustibles fossiles et améliorer les performances des réseaux de transmission et de distribution.

L’intégration de systèmes de stockage dans les installations photovoltaïques permet de stocker l’excès d’énergie produite et non auto-consommée, apportant de nombreux avantages tant sur le plan environnemental qu’économique. Pour tirer pleinement parti de ces avantages, il est essentiel de dimensionner correctement la capacité des batteries en fonction des besoins énergétiques.

Un système de stockage mal dimensionné pourrait ne pas répondre aux besoins énergétiques, rendant l’investissement inefficace. Pour éviter ce risque, vous pouvez utiliser un logiciel de conception photovoltaïque spécifique capable de vous soutenir efficacement dans les choix relatifs au type de système de stockage et à son dimensionnement.

La signification de BESS

BESS signifie battery energy storage system et est un système qui utilise des batteries électrochimiques pour convertir l’énergie électrique en énergie chimique pendant la phase de charge et, ensuite, la reconvertir en énergie électrique pendant la phase de décharge.

Ces systèmes sont renommés pour leur capacité à répondre rapidement à l’absorption et à la libération d’énergie et reposent sur des batteries rechargeables à plusieurs reprises.

Ils combinent la capacité de stockage des batteries avec des techniques d’intelligence artificielle et des algorithmes d’apprentissage automatique pour coordonner la production d’énergie et les systèmes de contrôle informatisés. Ces systèmes déterminent quand stocker l’énergie pour créer des réserves ou la libérer dans le réseau.

Comment fonctionne le système de stockage d’énergie par batterie BESS

Le fonctionnement d’un système BESS repose sur l’utilisation d’une ou plusieurs batteries pour le stockage d’énergie. Ces batteries peuvent être chargées de différentes manières, comme en utilisant l’électricité excédentaire produite par des installations éoliennes ou photovoltaïques, ou en les connectant au réseau électrique pendant les périodes de faible demande. Lorsqu’ils sont intégrés à des logiciels avancés, les systèmes BESS deviennent des plateformes capables d’exploiter la capacité de stockage des batteries avec des techniques d’intelligence artificielle et des algorithmes d’apprentissage automatique pour coordonner la production d’énergie et les systèmes de contrôle informatisés.

Ces systèmes déterminent quand stocker l’énergie pour créer des réserves ou la libérer dans le réseau. L’énergie stockée est ensuite libérée pendant les périodes de pointe de la demande, contribuant à maintenir les coûts de l’électricité bas et garantissant une alimentation stable.

Dans la chaîne de production d’énergie, les systèmes BESS sont placés avant la section de transmission d’énergie et fonctionnent en parallèle avec divers composants pour la gestion et la distribution de l’énergie électrique.

Pendant les pics de demande, l’énergie stockée est libérée par le système de stockage par batterie, contribuant à maintenir les coûts de l’électricité bas et à garantir une alimentation stable. Dans la chaîne de production d’énergie, les systèmes BESS sont placés avant la section de transmission et fonctionnent en parallèle avec divers composants pour la gestion et la distribution de l’énergie électrique.

Quels sont les différents types système de stockage d’énergie par batterie BESS

La cellule électrolytique d’un pack de batteries dans un système BESS peut être réalisée en utilisant différentes technologies, qui se distinguent par : 

• la paire de substances électrochimiques impliquées dans la réaction ;
• le type d’électrolyte utilisé ;
• les caractéristiques de construction du système.

Les principaux types de cellules électrolytiques comprennent : 

• batteries avec électrolyte aqueux : 
  • batteries au plomb-acide ;
  • batteries au nickel/cadmium ;
  • batteries au nickel/métal hydrure ;
• batteries au lithium-ion ;
• batteries à circulation d’électrolyte : 
  • batteries à flux
• batteries à haute température : 
  • batteries au sodium/soufre ;
  • batteries au sodium/chlorure de nickel.

Types de batterie BESS

Batteries au lithium-ion

Les batteries au lithium-ion représentent la technologie la plus avancée dans le domaine du stockage électrochimique grâce à leur haute puissance spécifique. Leur principal inconvénient est le coût élevé dû à la nécessité de mettre en place des systèmes de sécurité pour prévenir la surcharge.

Il existe de nombreuses variantes de batteries au lithium, avec différentes compositions de cathodes, mais toutes partagent une structure de base commune. Ces dispositifs comprennent généralement une anode en graphite et une cathode composée d’un oxyde métallique, formant une structure en couches ou en tunnel facilitant l’insertion et l’extraction des ions lithium. L’électrolyte, qui peut être liquide ou polymère, relie l’électrode positive et négative, séparées par une couche isolante électronique, généralement en polyoléfine.

Les réactions électrochimiques varient en fonction du type de cellule, mais la tension en circuit ouvert est comprise entre 3,6 et 3,85 V.

Les batteries au lithium nécessitent une gestion prudente pour éviter des problèmes tels que les fuites thermiques et la libération de vapeurs inflammables. Pour cette raison, elles sont équipées d’un système de gestion de batterie (BMS) et sont enfermées dans des contenants métalliques.

Enfin, un autre aspect critique est leur dégradation au fil du temps qui entraîne une réduction progressive de la capacité par rapport aux données d’usine, même en l’absence de cycles de charge/décharge.

Batterie plomb/acide

Le batterie au plomb-acide sont constituées d’une électrode en plomb et d’une électrode en dioxyde de plomb immergées dans une solution d’acide sulfurique.

Il existe différentes typologies de accumulateurs au plomb-acide, principalement divisées en deux catégories : 

• batteries ouvertes, qui possèdent des ouvertures par lesquelles sont libérés l’hydrogène et l’oxygène produits pendant la recharge ;
• batteries hermétiques, qui nécessitent moins d’entretien, prennent moins de place et limitent l’émission d’hydrogène.

Dans les batteries au plomb, l’autodécharge est provoquée par des réactions parasites qui consomment progressivement la charge stockée, conduisant à une décharge complète avec le temps. Normalement, l’autodécharge entraîne une diminution de la charge d’environ 2 à 3 % par mois.

La durée de vie des batteries au plomb peut varier de 6 à 15 ans, mais elle se réduit considérablement si la batterie est soumise à des demandes de puissance élevées. Les principaux avantages des batteries au plomb-acide incluent des coûts d’investissement relativement bas, une technologie éprouvée et une recyclabilité efficace. Ce type de batterie est largement utilisé dans les véhicules et dans d’autres applications nécessitant des courants de charge élevés.

Batteries nickel/cadmium et nickel/hydrure métallique

Les batteries au nickel-cadmium fonctionnent de manière similaire aux batteries au plomb-acide, mais leur utilisation a été interdite à partir de 2006 en raison de la toxicité du cadmium utilisé comme anode. Ces systèmes de stockage d’énergie sont basés sur des réactions électrochimiques de charge et de décharge qui se produisent entre : 

• une électrode positive, contenant de l’hydroxyde de nickel comme matériau actif ;
• une électrode négative, composée de cadmium métallique.

Une membrane perméable sépare les électrodes, permettant le passage des ions, et elles sont immergées dans un électrolyte d’hydroxyde de potassium aqueux, qui reste relativement stable pendant le fonctionnement.

Pendant la décharge, l’hydroxyde de nickel se combine avec l’eau pour produire de l’hydroxyde de nickel et des ions hydroxyde, tandis que l’électrode négative génère de l’hydroxyde de cadmium. Il est important de noter que les batteries au nickel-cadmium peuvent être sujettes à l’effet mémoire, ce qui signifie que leur rendement peut diminuer avec une utilisation répétée.

En alternative, le cadmium peut être remplacé par un alliage capable d’absorber de l’hydrogène, créant ainsi les batteries au nickel-hydrure métallique. Ces batteries offrent une capacité deux ou trois fois supérieure à celle des batteries au nickel-cadmium de même taille et présentent un effet mémoire moins prononcé.

Batteries à flux

Les batteries à flux stockent l’énergie en utilisant deux électrolytes liquides, un positif et un négatif, qui circulent à travers des pompes entre des réservoirs et une unité centrale (stack) avec des cellules et des membranes d’échange d’ions.

Ces membranes permettent le passage sélectif des ions et sont essentielles au fonctionnement mais coûteuses. La puissance est déterminée par le flux des pompes et la surface des membranes, tandis que la capacité énergétique dépend de la taille des réservoirs.

Ces batteries sont idéales pour les applications nécessitant des réponses rapides et améliorent l’efficacité grâce à l’utilisation d’onduleurs pour contrôler les pompes. Cependant, des températures en dehors de la plage optimale (0-40°C) peuvent compromettre la circulation des électrolytes et l’efficacité énergétique.

Bien qu’ayant une durée de vie théoriquement illimitée, la dégradation des composants limite leur durée de vie opérationnelle à environ 10 000 cycles, équivalant à 20 ans d’utilisation.

Batteries à haute température

Les batteries à haute température comprennent les batteries au sodium/soufre et au sodium/chlorure de nickel. Ces systèmes se distinguent par la haute température de fonctionnement interne, atteignant environ 300°C, nécessaire pour maintenir les électrodes à l’état liquide et améliorer la conductivité de l’électrolyte.

Par rapport aux batteries au plomb, les batteries à haute température offrent une durée de vie plus longue, mais nécessitent des systèmes de sécurité appropriés en raison des températures de fonctionnement élevées.

Elles sont appréciées pour leur haute densité énergétique, leurs rendements énergétiques élevés et leur bonne longévité. Cependant, leurs performances sont généralement inférieures à celles des batteries au lithium-ion.

Quels sont les composants d’un système de stockage d’énergie par batterie BESS

Les principaux composants du système de stockage d’énergie par batterie sont : 

• container contenant les batteries ;
• BMS nécessaire pour garantir la sécurité et la fiabilité des batteries pendant le fonctionnement ;
• PCS pour la transformation BT/MT ;
• transformateur élévateur MT/AT.

Container contenant les batteries

Le conteneur est une structure métallique autoportante, adaptée aux installations extérieures, réalisée avec des profilés et des panneaux isolés. Cette configuration permet de transporter et d’installer l’ensemble du système sans démonter les différents composants, à l’exception des modules de batterie qui peuvent être retirés et transportés séparément si nécessaire.

Chaque conteneur est équipé de capteurs environnementaux pour surveiller en permanence la température et l’humidité internes. Sur demande, il peut être équipé de systèmes de climatisation et de ventilation pour maintenir des conditions de fonctionnement optimales et d’un système de refroidissement liquide. La température interne est contrôlée à l’aide de thermocouples pour détecter tout risque d’incendie.

BMS

À l’intérieur du sous-système de batterie se trouve un système de gestion de batterie (BMS) chargé de surveiller, protéger et maintenir la sécurité et le fonctionnement optimal des modules de batterie. Le BMS est généralement structuré de manière hiérarchique, comprenant un BMS pour le module de batterie, un BMS pour la chaîne de batterie et un BMS pour l’ensemble du système de batterie.

Le BMS du module de batterie, généralement intégré au module lui-même, a pour fonction de surveiller les tensions et les températures des cellules. En particulier, au moins deux températures sont détectées dans des zones différentes du module, ainsi que la tension et le courant du module, la résistance d’isolement électrique et l’état de connexion du module.

PCS

Les systèmes de conversion de puissance (PCS) sont des dispositifs bidirectionnels qui fonctionnent avec le réseau électrique, connus sous le nom de Convertisseurs de Puissance Connectés au Réseau (GCPC). Ces systèmes comprennent des transformateurs, des systèmes de contrôle et des équipements de protection pour garantir le fonctionnement sûr et efficace des modules de conversion de puissance.

Les principales fonctions des PCS sont la gestion de la charge et de la décharge des batteries, le contrôle des blocs de batteries et la protection des convertisseurs.

Chaque PCS est composé d’interfaces d’entrée pour la tension continue (CC), de convertisseurs bidirectionnels CC/CC et CC/CA, et d’interfaces de sortie pour la tension alternative (CA) triphasée.

Les GCPC sont conçus pour entrer en mode sécurité en cas d’urgence et peuvent se synchroniser avec le réseau CA, fournissant de la puissance active et réactive en fonction des besoins opérationnels et des indications du système de surveillance de l’énergie.

Transformateur

Le transformateur MT/AT, situé à l’intérieur du poste utilisateur placé au centre de la zone BESS, permet de connecter le système de stockage d’énergie par batterie au réseau de transport d’électricité au point de connexion établi. Le transformateur présente une configuration à trois enroulements.

Les enroulements sont constitués de bobines solénoïdales entières, généralement à plusieurs couches disposées de manière coaxiale en direction radiale, en particulier pour la partie « haute tension », ou peuvent être constitués de bobines partielles à plusieurs couches également coaxiales et superposées en direction axiale et éventuellement dotées de canaux de refroidissement.

Composants d’un système BESS

Intégration d’un système BESS dans la conception des bâtiments

L’intégration d’un système BESS au sein d’un bâtiment n’est pas un simple « ajouter une batterie », mais un véritable processus de conception qui implique des installations, des espaces, la sécurité et la gestion énergétique. Pour cette raison, dans la conception architecturale et technique moderne, le BESS est de plus en plus considéré comme un composant structurel du bâtiment, au même niveau que la centrale thermique ou le tableau électrique principal.

Exigences techniques, espaces techniques et intégration avec les systèmes du bâtiment

L’installation d’un système BESS nécessite une planification attentive tant des espaces que de l’intégration avec les installations du bâtiment. Au stade de la conception, il est nécessaire d’identifier un local technique dédié ou un espace extérieur approprié, souvent réalisé par des conteneurs préfabriqués certifiés. Parmi les éléments à considérer figurent : 

• accessibilité pour les interventions de maintenance et les inspections périodiques ;
• ventilation contrôlée ou systèmes de refroidissement pour maintenir une température interne stable ;
• isolation et isolation pour éviter les surchauffes et réduire les risques de fuite thermique ;
• distances de sécurité par rapport à d’autres installations, matériaux combustibles ou locaux sensibles ;
• issues de secours et accès facilité pour le personnel technique et les équipes d’urgence.

Le BESS, en outre, n’est pas un système isolé mais interagit avec divers systèmes du bâtiment. Il est fondamental de garantir : 

• intégration avec les systèmes CVCSE, tels que la ventilation ou le refroidissement liquide, pour limiter les stress thermiques sur les batteries ;
• détection de gaz et d’incendies, via des capteurs spécifiques et des systèmes automatiques d’extinction ;
• surveillance environnementale continue (température, humidité, vibrations) pour assurer des conditions opérationnelles optimales ;
• correcte interface électrique, avec tableaux et protections conformes aux normes CEI et aux prescriptions du distributeur.

L’importance de l’intégration avec les systèmes de sécurité augmente dans les bâtiments à forte affluence tels que les écoles, hôpitaux et centres commerciaux, où la compartimentation anti-incendie et la séparation des installations doivent limiter au maximum les effets d’éventuels incidents.

EMS (Energy Management System) pour la gestion du bâtiment

La véritable valeur du BESS émerge lorsqu’il travaille en collaboration avec un Energy Management System (EMS). L’EMS analyse en temps réel les données de production, consommation, prévisions météorologiques, tarifs électriques et capacité de stockage, et décide : 

• quand charger les batteries ;
• quand les décharger pour soutenir les consommations internes ;
• combien d’énergie injecter dans le réseau ;
• comment optimiser l’autoconsommation des systèmes photovoltaïques ;
• comment réduire les pics de demande et contenir les coûts.

Dans la conception des bâtiments de nouvelle génération, l’EMS est une partie intégrante de la stratégie d’efficacité énergétique et permet d’atteindre des objectifs avancés tels que : 

• réduction des coûts d’exploitation ;
• équilibrage intelligent entre renouvelables, réseau et BESS ;
• amélioration de l’autosuffisance ;
• augmentation de la résilience en cas de blackout.

Comment les solutions de stockage BESS soutiennent-elles la stabilité du réseau et les micro-réseaux ?

Les systèmes de stockage BESS jouent un rôle fondamental dans le maintien de la stabilité et de l’efficacité du réseau électrique moderne, de plus en plus caractérisé par une forte présence de sources renouvelables intermittentes. Leur rapidité de réponse et leur capacité à absorber ou libérer de l’énergie en temps réel en font un outil indispensable pour garantir la continuité, la qualité et la sécurité du service électrique.

Services de réseau : peak shaving, régulation de fréquence, black start

Dans le contexte du réseau électrique, les BESS permettent de fournir une série de services avancés : 

• Peak shaving : consiste à réduire les pics de demande en absorbant de l’énergie lors des moments de forte charge. Cela réduit le stress sur le réseau et permet aux utilisateurs (particuliers et industriels) de diminuer les coûts liés à la puissance engagée.
• Régulation de fréquence : les batteries réagissent en millisecondes aux variations de fréquence du réseau, le stabilisant lorsque la puissance injectée ou prélevée change rapidement. C’est un service essentiel dans les systèmes électriques avec une forte pénétration de photovoltaïque et d’éolien.
• Black start : en cas de blackout, un BESS peut fournir la puissance initiale nécessaire pour redémarrer des centrales électriques ou des sections du réseau. Grâce à la disponibilité rapide d’énergie, ils jouent un rôle clé dans la restauration du service.
• Réduction des congestions et amélioration de la qualité de la tension : les BESS peuvent absorber de l’énergie dans les zones surchargées et la libérer là où c’est nécessaire, contribuant à stabiliser la tension et à réduire les congestions du réseau.

BESS dans les micro-réseaux et les systèmes hors réseau

Les systèmes BESS sont fondamentaux pour le fonctionnement des micro-réseaux, c’est-à-dire des réseaux électriques locaux qui peuvent fonctionner à la fois connectés au réseau national et en mode « îlot ».

Dans les micro-réseaux, le BESS garantit : 

• continuité de l’alimentation pendant les coupures du réseau principal ;
• intégration optimale des renouvelables locales, telles que le photovoltaïque et l’éolien ;
• gestion intelligente des flux énergétiques pour minimiser les coûts et maximiser l’autoconsommation ;
• résilience en cas d’urgence, de blackout, d’événements climatiques extrêmes.

Dans les zones non desservies par le réseau électrique (îles, refuges, infrastructures isolées), le BESS permet de créer des systèmes hors réseau fiables, alimentés par des sources renouvelables, réduisant ou éliminant l’utilisation de générateurs diesel.

Le rôle des BESS et des renouvelables dans les bâtiments à zéro émission (NZEB)

Les systèmes BESS sont des éléments fondamentaux dans la réalisation des bâtiments à énergie quasi nulle (NZEB) et, de plus en plus souvent, des bâtiments à zéro émission (ZEB). Leur fonction principale est de permettre de maximiser l’énergie produite par des installations renouvelables telles que le photovoltaïque ou le micro-éolien, compensant leur variabilité naturelle.

Grâce au BESS, l’énergie générée pendant les heures de production maximale peut être stockée et utilisée lorsque le bâtiment en a réellement besoin, augmentant l’autoconsommation et réduisant de manière significative la dépendance au réseau. Cela se traduit par de moindres émissions indirectes, une plus grande stabilité des consommations et une meilleure résilience du bâtiment en cas de blackout ou de variations soudaines de la production renouvelable.

Dans les bâtiments résidentiels, commerciaux ou de bureaux modernes, le stockage permet de valoriser pleinement les installations photovoltaïques, rendant l’énergie disponible même pendant les heures du soir et optimisant le bilan énergétique global. Le résultat est un bâtiment plus efficace, plus durable et aligné sur les objectifs européens de décarbonisation.

Pour un aperçu des principales sources d’énergie renouvelable et de leur contribution à la transition énergétique, vous pouvez également consulter l’approfondissement sur ce que sont et quelles sont les énergies renouvelables.

Concevoir des systèmes hybrides avec intégration photovoltaïque + BESS

La combinaison entre installation photovoltaïque et système de stockage BESS représente aujourd’hui la solution la plus efficace pour augmenter l’autoconsommation et garantir une disponibilité constante d’énergie même lorsque la production solaire diminue. En intégrant modules FV, onduleurs et batteries dans un système coordonné unique, il est possible d’optimiser les flux énergétiques et de réduire de manière significative la dépendance au réseau.

Un des principaux avantages des BESS est la possibilité d’utiliser l’énergie produite par des sources renouvelables, compensant les lacunes dues à l’intermittence du photovoltaïque et de l’éolien. L’énergie excédentaire est stockée dans les batteries, permettant d’accéder à cette réserve lorsque l’installation solaire ne produit pas suffisamment d’énergie, réduisant la dépendance au réseau électrique.

Dans un système hybride, l’énergie photovoltaïque est utilisée en priorité pour alimenter les consommations du bâtiment. Le surplus est stocké dans le BESS et rendu disponible pendant les heures du soir ou lors des pics de demande, améliorant la continuité et la qualité de l’alimentation électrique. L’ensemble du processus est géré par un système de contrôle qui décide quand charger et décharger la batterie en fonction de la production solaire, des consommations et des conditions du réseau.

Du point de vue opérationnel, la logique est simple : 

• d’abord, alimenter les charges internes ;
• ensuite, charger le BESS ;
• enfin, seulement lorsque FV et BESS sont saturés, l’énergie peut être injectée dans le réseau.

Cette approche permet d’augmenter considérablement l’autoconsommation, d’améliorer la stabilité du système et de réduire les coûts énergétiques. De cette manière, un équilibre est créé entre l’énergie solaire et celle du réseau, optimisant les coûts énergétiques.

L’intégration photovoltaïque + BESS est aujourd’hui la configuration la plus répandue : selon ANIE, 97 % des unités DER BESS sont combinées avec une installation solaire photovoltaïque, confirmant que le stockage électrochimique est désormais un élément essentiel dans la conception des systèmes basés sur l’énergie renouvelable, tant dans le domaine résidentiel qu’industriel.

Logiques de fonctionnement système hybride FV + BESS

Protocoles de sécurité et normes pour les installations BESS à grande échelle

L’installation de systèmes BESS à grande échelle nécessite un cadre réglementaire clair et des procédures de sécurité spécifiques pour garantir un fonctionnement fiable et minimiser les risques liés aux incendies, aux émissions de gaz et aux incidents technologiques.

Gestion du cycle de vie et stratégies de recyclage des batteries BESS

La gestion du cycle de vie des batteries est un aspect central pour garantir la durabilité, la sécurité et l’efficacité des systèmes BESS. Les batteries ne conservent pas les mêmes performances tout au long de leur durée de vie : avec le temps, elles se dégradent progressivement, ce qui réduit leur capacité de stockage et leur efficacité globale. Ce phénomène est naturel et doit être géré par un suivi continu, une maintenance adéquate et une planification correcte du remplacement des modules.

Lorsque la capacité résiduelle tombe en dessous d’un certain seuil — typiquement entre 70 % et 80 % — les batteries peuvent être destinées à une nouvelle phase opérationnelle : la soi-disant seconde vie. Dans cette seconde vie, les batteries ne convenant plus à un usage véhiculaire trouvent application dans des systèmes de stockage stationnaires, comme les BESS pour bâtiments, micro-réseaux ou installations industrielles. Cette pratique permet de réduire les coûts globaux des systèmes de stockage, d’allonger la durée de vie des matériaux et de contribuer à un modèle de gestion des ressources plus circulaire.

À la fin de la seconde vie, les batteries sont envoyées au recyclage, une étape fondamentale pour récupérer des métaux critiques tels que le lithium, le nickel, le cobalt, le manganèse et le cuivre. Le recyclage non seulement réduit l’impact environnemental de l’élimination, mais permet également d’alléger la pression sur la demande de matériaux rares, de plus en plus élevée en raison de la diffusion des véhicules électriques et des systèmes de stockage. Des technologies avancées de traitement hydrométallurgique et pyrométallurgique augmentent les taux de récupération, rendant le secteur de plus en plus durable.

Pour les batteries au lithium, en revanche, les processus sont plus complexes et en rapide évolution, mais les réglementations européennes poussent vers des taux de récupération toujours plus élevés pour tous les composants critiques.

La gestion du cycle de vie des batteries — de la phase opérationnelle à la seconde vie jusqu’au recyclage — est donc un élément stratégique pour garantir que les systèmes BESS soient non seulement efficaces et sûrs, mais aussi réellement durables et alignés sur les objectifs de la transition énergétique.

Cycle de vie de la batterie

Le futur de la technologie BESS dans les villes intelligentes et les infrastructures durables

L’avenir des systèmes BESS est étroitement lié au développement des villes intelligentes, des réseaux intelligents et des infrastructures urbaines durables. À mesure que l’intégration des énergies renouvelables augmente, le besoin de technologies capables de stabiliser le réseau, de réduire la variabilité de la production et de rendre les bâtiments autonomes sur le plan énergétique croît également. Les systèmes de stockage électrochimique représentent donc l’un des piliers de la transition énergétique, grâce à leur capacité à fournir flexibilité, régulation rapide et soutien à la continuité du service.

En Europe, le plus grand système de stockage d’énergie par batterie a récemment été mis en service. Situé au Royaume-Uni, près du plus grand parc éolien offshore du monde, Dogger Bank, ce système a une capacité suffisante pour alimenter environ 300 000 foyers pendant deux heures. Chaque année, des projets de plus en plus ambitieux sont réalisés, allant des systèmes utility-scale aux installations modulaires pour les communautés énergétiques et les quartiers intelligents. Les BESS deviennent un élément stratégique pour smart grid, la mobilité électrique, les stations de recharge rapide, les communautés énergétiques et les infrastructures critiques telles que les hôpitaux et les centres de données.

Les BESS ne sont plus une technologie émergente, mais un élément structurel des infrastructures énergétiques urbaines. De nouvelles technologies, telles que les batteries à état solide et les systèmes de contrôle basés sur l’intelligence artificielle, rendront les futurs systèmes encore plus sûrs, efficaces et durables.

FAQ – BESS : Système de Stockage d’Énergie par Batterie

Qu’est-ce qu’un système BESS ?

Un BESS (Battery Energy Storage System) est un système de stockage électrochimique qui emmagasine l’énergie électrique sous forme chimique et la restitue lorsque nécessaire. Il est composé de batteries, de systèmes de gestion et de composants de conversion qui permettent la connexion au réseau et garantissent la fiabilité du système.

Comment fonctionne un BESS dans une installation énergétique ?

Le système accumule de l’énergie via des batteries rechargeables, les chargeant lorsqu’il y a un excès d’énergie disponible et la libérant lors des pics de demande. Des logiciels et des systèmes de contrôle coordonnent la charge et la décharge en fonction des conditions du réseau et de la production renouvelable, contribuant à la stabilité du système électrique.

Quels types de batteries peuvent être utilisés dans les systèmes BESS ?

Les technologies les plus utilisées incluent : 

• ions de lithium (haute densité énergétique, plus grande diffusion) ;
• plomb-acide (économiques et recyclables) ;
• nickel-cadmium / nickel-hydrure métallique ;
• batteries à flux ;
• batteries à haute température comme sodium/soufre et sodium/chlorure de nickel.

Chaque technologie présente des caractéristiques spécifiques de durée, de performances et de coûts.

Quels sont les composants principaux d’un système BESS ?

Un BESS est composé de : 

• containers qui abritent les modules de batterie ;
• BMS pour la gestion et la sécurité des cellules ;
• PCS pour la conversion entre courant continu et alternatif ;
• transformateur pour l’interface avec le réseau à moyenne ou haute tension.

Comment intégrer un BESS dans la conception d’un bâtiment ?

L’intégration nécessite la préparation d’espaces techniques appropriés, une ventilation ou un refroidissement corrects, des systèmes de détection d’incendie et une interface électrique conforme aux normes. Le BESS travaille avec l’EMS du bâtiment, optimisant l’autoconsommation, les coûts énergétiques et la résilience en cas de coupure de courant.

Quels avantages offre un BESS dans les microgrids et les systèmes hors réseau ?

Dans une microgrid, le BESS assure la continuité de l’alimentation, la gestion intelligente de l’énergie produite par le photovoltaïque et l’éolien, la réduction des coûts et la stabilité lors des coupures de réseau. Dans les systèmes hors réseau, il permet de remplacer ou de réduire l’utilisation de générateurs diesel.

Pourquoi les BESS sont-ils fondamentaux dans les bâtiments NZEB et ZEB ?

Ils permettent de tirer pleinement parti de l’énergie produite par des installations renouvelables, en stockant l’excédent et en le rendant disponible lorsque les consommations sont élevées. Cela augmente l’autosuffisance, réduit les émissions indirectes et améliore la résilience énergétique du bâtiment.

Comment fonctionne un système hybride photovoltaïque + BESS ?

L’énergie solaire alimente d’abord les charges du bâtiment ; l’excédent est stocké dans le BESS et utilisé pendant les heures de faible production. Ce n’est que lorsque les deux ressources sont saturées que l’énergie est injectée dans le réseau. Cela maximise l’autoconsommation et réduit les coûts.

Comment est géré le cycle de vie des batteries d’un BESS ?

Les batteries se dégradent progressivement et, une fois la capacité réduite, peuvent être destinées à une seconde vie dans des applications stationnaires. À la fin de leur durée de vie utile, elles sont soumises à des processus de recyclage pour récupérer des métaux critiques tels que le lithium, le nickel et le cobalt, contribuant à la durabilité du système.

Quelles sont les perspectives futures des systèmes BESS ?

Les BESS sont destinés à devenir des éléments clés des villes intelligentes et des réseaux intelligents. De nouvelles technologies, telles que les batteries à état solide et les systèmes avancés de gestion énergétique, augmenteront la sécurité, l’efficacité et l’évolutivité, favorisant une diffusion croissante dans les infrastructures critiques et les communautés énergétiques.