Stockage d'énergie dans les applications d'énergie distribuée : 5 critères essentiels
Notre réseau électrique évolue, devenant plus distribué et plus vert que jamais. Le stockage d'énergie par batterie est une technologie essentielle pour réduire notre dépendance aux combustibles fossiles et construire un avenir à faible émission de carbone. Sans lui, ce changement sera impossible. Que ce soit les microréseaux, les bâtiments à zéro émission nette ou les ressources locales d'énergie renouvelable, tous sont alimentés par le stockage d'énergie.
Une ressource énergétique distribuée (DER) est un système de production d'électricité composé de plusieurs appareils de petite taille installés plus près des zones de consommation, par opposition à une centrale et à un réseau de distribution centralisés. Une DER est également appelée réseau énergétique distribué. Les DER jouent un rôle de plus en plus important dans la transition vers des systèmes d'énergie plus propres, car les entreprises et les consommateurs individuels ajoutent des capacités de production d'énergie à leurs maisons et à leurs entreprises.
L'énergie fossile traditionnelle et l'énergie renouvelable utilisée dans les DER sont fondamentalement différentes. Les énergies éolienne et solaire dépendent du vent et du soleil, tandis que les ressources centralisées non renouvelables comme le charbon peuvent être brûlées à tout moment pour produire de l'électricité.
Le stockage d'énergie, pièce maîtresse des DER
Le stockage d'énergie est essentiel dans les systèmes d'énergie distribuée pour dissocier le temps de production du temps de consommation. Grâce au stockage d'énergie, les utilisateurs qui déploient des systèmes DER tels que des installations solaires sur toit peuvent, par exemple, produire de l'électricité lorsqu'il y a du soleil et l'utiliser plus tard en soirée, pendant les périodes de forte demande.
Par conséquent, les systèmes de stockage d'énergie sont déterminants pour atteindre les objectifs liés aux énergies propres en optimisant l'utilisation des ressources renouvelables, tout en renforçant la fiabilité du réseau et la stabilité des prix.
Facteurs importants pour la mise en œuvre du stockage d'énergie
L'Agence internationale des énergies renouvelables estime que 90 % de l'électricité dans le monde pourrait provenir d'énergies renouvelables d'ici 2050. Cela nécessite une augmentation considérable de la production d'énergie renouvelable. Cependant, certaines considérations majeures doivent être prises en compte lors de la mise en œuvre du stockage d'énergie, notamment les suivantes :
Réduction de l'encombrement : compte tenu de l'espace physique limité disponible dans diverses applications telles que les installations de réseaux, les bornes de recharge pour véhicules électriques (EV) et les bâtiments commerciaux et résidentiels, il est essentiel de réduire l'encombrement des systèmes de stockage d'énergie. Pour ce faire, il est important d'optimiser la technologie et la conception afin de maximiser la capacité de stockage dans un espace physique réduit.
Infrastructure adaptée : les installations de stockage d'énergie exigent un aménagement approprié pour intégrer les batteries et les composants associés. Cela comprend les considérations relatives aux systèmes de refroidissement, aux connexions électriques et au support structurel pour assurer une efficacité et une sécurité accrues.
Évolutivité : la capacité à faire évoluer les systèmes de stockage d'énergie en fonction de la demande est cruciale, en particulier dans les contextes prévoyant une augmentation de la consommation tels que les microréseaux et les bornes de recharge pour véhicules électriques. Les conceptions modulaires qui permettent d'étendre ou de reproduire facilement la capacité de stockage sont idéales pour s'adapter aux besoins futurs.
Conformité réglementaire : la conformité aux normes et directives réglementaires relatives à la sécurité, à l'impact environnemental et à l'interconnexion du réseau est essentielle. Il est important de s'assurer que les installations de stockage d'énergie répondent à toutes les réglementations et normes pertinentes pour une mise en œuvre réussie.
Rentabilité : lorsqu'un utilisateur évalue la rentabilité globale des solutions de stockage d'énergie, il doit calculer les coûts initiaux et les frais de maintenance par rapport aux économies potentielles et/ou aux nouvelles opportunités commerciales découlant d'une gestion améliorée de l'énergie. La mise en œuvre de systèmes qui offrent un retour sur investissement favorable tout au long de leur cycle de vie est la clé d'une adoption à grande échelle.
Technologies répondant à ces facteurs
Les entreprises souhaitant mettre en œuvre le stockage d'énergie dans des applications de réseau distribué doivent trouver les technologies appropriées. Bien que les besoins puissent varier selon l'échelle d'une installation et que de nombreux OEM commercialisent des systèmes complets, les performances des technologies suivantes auront une incidence sur les performances globales des systèmes de stockage d'énergie.
Technologie de refroidissement : Pour assurer à la fois les performances et la sécurité, les batteries doivent être refroidies. Il existe une large gamme de technologies de refroidissement déployées dans les systèmes de stockage d'énergie en fonction de la densité de puissance d'une installation particulière. Pour de nombreux systèmes, la climatisation est une bonne solution. Le refroidissement par air devient de plus en plus efficace et de nombreuses entreprises s'intéressent aux réfrigérants qu'elles utilisent pour les rendre plus écologiques. Pour les installations de grande taille ou les applications présentant une forte densité énergétique, le refroidissement liquide, consistant à évacuer la chaleur des batteries vers un refroidisseur au moyen de conduites de fluide refroidi, constitue la meilleure option, en raison de son efficacité et de ses performances supérieures.
Les conducteurs flexibles, tels que les barres omnibus ou les tresses, peuvent faciliter l'intégration de systèmes de stockage d'énergie dans des espaces restreints en minimisant les exigences en matière de rayon de courbure. Ces solutions facilitent l'installation et réduisent l'encombrement global par rapport aux systèmes de câbles et de cosses traditionnels.
La technologie de batterie avancée est fondamentale pour les systèmes de stockage d'énergie. Les batteries lithium-ion sont couramment utilisées en raison de leur haute densité énergétique, de leur évolutivité et de leur durée de vie relativement longue. La technologie au lithium fer phosphate a beaucoup évolué et contribue à réduire le coût total de possession énergétique (TCOE) pour les utilisateurs de systèmes de stockage d'énergie.
Matériaux avancés : Le développement de matériaux avancés et de solutions de protection environnementale, tels que des matériaux de boîtier légers et durables, des conceptions de joints et de boîtiers fiables, des gaines thermiques pour câbles, des matériaux résistants au feu et des isolants sans halogènes à faible émission de fumées, contribuent à la sécurité, à l'efficacité et à la longévité des systèmes de stockage d'énergie.
La demande en stockage d'énergie continuera de croître à mesure que les investissements gouvernementaux dans les infrastructures augmentent dans le monde entier, que les microréseaux deviennent de plus en plus courants et que les véhicules électriques sont largement adoptés.
Réduire l'encombrement tout en assurant une protection environnementale fiable, un refroidissement liquide et une distribution électrique et une mise à la terre efficaces pour les systèmes de stockage d'énergie constituera un défi pour les fabricants de modules de batteries, les compagnies d'électricité, les bâtiments commerciaux et autres. En réfléchissant à ces défis et en développant des technologies y répondre, les entreprises de stockage d'énergie devanceront leurs concurrents.
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