D'ici 2024, l'essor du marché mondial du stockage d'énergie a conduit à la reconnaissance progressive de la valeur critique desystèmes de stockage d'énergie par batterieSur divers marchés, notamment celui de l'énergie solaire, qui est progressivement devenu un élément important du réseau. Du fait de son caractère intermittent, l'énergie solaire est instable, et les systèmes de stockage d'énergie par batterie permettent de réguler la fréquence, équilibrant ainsi efficacement le fonctionnement du réseau. À l'avenir, les dispositifs de stockage d'énergie joueront un rôle encore plus important pour assurer une capacité de pointe et retarder les investissements coûteux dans les installations de distribution, de transport et de production.
Le coût des systèmes de stockage d'énergie solaire et par batterie a considérablement diminué au cours de la dernière décennie. Sur de nombreux marchés, les applications des énergies renouvelables compromettent progressivement la compétitivité des productions traditionnelles d'énergie fossile et nucléaire. Alors qu'on pensait autrefois que la production d'énergie renouvelable était trop coûteuse, le coût de certaines sources d'énergie fossile est aujourd'hui bien supérieur à celui de la production d'énergie renouvelable.
En plus,une combinaison d'installations solaires et de stockage peut fournir de l'électricité au réseau, remplaçant ainsi les centrales au gaz naturel. Grâce à des coûts d'investissement considérablement réduits et à l'absence de coûts de combustible tout au long de leur cycle de vie, cette combinaison fournit déjà de l'énergie à un coût inférieur à celui des sources d'énergie traditionnelles. Associées à des systèmes de stockage sur batteries, les installations solaires peuvent être utilisées pendant des périodes spécifiques, et la réactivité des batteries permet aux projets de s'adapter avec souplesse aux besoins du marché de la capacité et de celui des services auxiliaires.
Actuellement,Les batteries lithium-ion basées sur la technologie lithium fer phosphate (LiFePO4) dominent le marché du stockage d'énergie.Ces batteries sont largement utilisées en raison de leur grande sécurité, de leur longue durée de vie et de leurs performances thermiques stables. Bien que la densité énergétique debatteries au lithium fer phosphateBien que leur coût soit légèrement inférieur à celui des autres types de batteries au lithium, elles ont néanmoins réalisé des progrès significatifs en optimisant les processus de production, en améliorant l'efficacité de fabrication et en réduisant les coûts. On prévoit que d'ici 2030, le prix des batteries au lithium fer phosphate continuera de baisser, tandis que leur compétitivité sur le marché du stockage d'énergie continuera de croître.
Avec la croissance rapide de la demande de véhicules électriques,système de stockage d'énergie résidentiel, Système de stockage d'énergie C&IPour les systèmes de stockage d'énergie à grande échelle, les avantages des batteries Li-FePO4 en termes de coût, de durée de vie et de sécurité en font une option fiable. Bien que leurs objectifs de densité énergétique ne soient pas aussi ambitieux que ceux des autres batteries chimiques, leurs avantages en termes de sécurité et de longévité leur confèrent une place de choix dans les applications exigeant une fiabilité à long terme.
Facteurs à prendre en compte lors du déploiement d'équipements de stockage d'énergie par batterie
De nombreux facteurs sont à prendre en compte lors du déploiement d'un équipement de stockage d'énergie. La puissance et la durée de vie du système de stockage d'énergie par batterie dépendent de son utilité dans le projet. L'utilité du projet est déterminée par sa valeur économique, laquelle dépend du marché auquel le système de stockage d'énergie participe. Ce marché détermine en fin de compte la manière dont la batterie distribuera l'énergie, se chargera ou se déchargera, et sa durée de vie. Ainsi, la puissance et la durée de vie de la batterie déterminent non seulement le coût d'investissement du système de stockage d'énergie, mais aussi sa durée de vie opérationnelle.
Le processus de charge et de décharge d'un système de stockage d'énergie par batterie sera rentable sur certains marchés. Dans d'autres cas, seul le coût de la charge est pris en compte, et ce coût correspond au coût de l'activité de stockage d'énergie. La quantité et le rythme de charge ne correspondent pas à la quantité de décharge.
Par exemple, dans les installations de stockage d'énergie solaire et batterie à l'échelle du réseau, ou dans les applications de stockage côté client utilisant l'énergie solaire, le système de stockage batterie utilise l'énergie de la centrale solaire pour bénéficier des crédits d'impôt à l'investissement (CII). Par exemple, le concept de paiement à la charge pour les systèmes de stockage d'énergie présente des nuances dans les organisations régionales de transport (ORT). Dans l'exemple du CII, le système de stockage batterie augmente la valeur nette du projet, augmentant ainsi le taux de rentabilité interne du propriétaire. Dans l'exemple de PJM, le système de stockage batterie finance la charge et la décharge ; son amortissement est donc proportionnel à son débit électrique.
Il semble paradoxal d'affirmer que la puissance et la durée de vie d'une batterie déterminent sa durée de vie. Plusieurs facteurs, tels que la puissance et la durée de vie, différencient les technologies de stockage par batterie des autres technologies énergétiques. La batterie est au cœur d'un système de stockage d'énergie par batterie. À l'instar des cellules solaires, leurs matériaux se dégradent avec le temps, réduisant ainsi leurs performances. Les cellules solaires perdent en puissance et en efficacité, tandis que la dégradation de la batterie entraîne une perte de capacité de stockage d'énergie.Alors que les systèmes solaires peuvent durer 20 à 25 ans, les systèmes de stockage sur batterie ne durent généralement que 10 à 15 ans.
Le remplacement et les coûts de remplacement doivent être pris en compte pour tout projet. Le potentiel de remplacement dépend du rendement du projet et des conditions d'exploitation.
Les quatre principaux facteurs qui conduisent à une baisse des performances de la batterie sont ?
- Température de fonctionnement de la batterie
- Courant de la batterie
- État de charge moyen de la batterie (SOC)
- L'« oscillation » de l'état de charge moyen de la batterie (SOC), c'est-à-dire l'intervalle de temps pendant lequel la batterie se trouve la plupart du temps. Les troisième et quatrième facteurs sont liés.
Il existe deux stratégies pour gérer la durée de vie de la batterie dans le projet.La première stratégie consiste à réduire la taille de la batterie si le projet est soutenu par les revenus et à diminuer le coût de remplacement futur prévu. Sur de nombreux marchés, les revenus prévus peuvent couvrir les coûts de remplacement futurs. En général, les réductions de coûts futures des composants doivent être prises en compte lors de l'estimation des coûts de remplacement futurs, ce qui est cohérent avec l'expérience du marché au cours des dix dernières années. La deuxième stratégie consiste à augmenter la taille de la batterie afin de minimiser son courant total (ou taux C, simplement défini comme la charge ou la décharge par heure) en mettant en œuvre des cellules parallèles. Des courants de charge et de décharge plus faibles ont tendance à produire des températures plus basses, car la batterie génère de la chaleur pendant les charges et les décharges. Si le système de stockage de la batterie présente un excédent d'énergie et que la consommation d'énergie est moindre, le nombre de charges et de décharges de la batterie sera réduit et sa durée de vie prolongée.
La charge/décharge de la batterie est un terme clé.L'industrie automobile utilise généralement le terme « cycles » pour mesurer la durée de vie des batteries. Dans les applications de stockage d'énergie stationnaire, les batteries sont plus susceptibles d'être partiellement cyclées, c'est-à-dire partiellement chargées ou partiellement déchargées, chaque charge et décharge étant insuffisante.
Énergie de batterie disponible.Les applications de systèmes de stockage d'énergie peuvent effectuer moins d'un cycle par jour et, selon le marché, dépasser cette métrique. Par conséquent, le personnel doit déterminer la durée de vie des batteries en évaluant leur débit.
Durée de vie et vérification des dispositifs de stockage d'énergie
Les tests des dispositifs de stockage d’énergie comprennent deux domaines principaux.Tout d’abord, les tests des cellules de batterie sont essentiels pour évaluer la durée de vie d’un système de stockage d’énergie par batterie.Les tests des cellules de batterie révèlent les forces et les faiblesses des cellules de batterie et aident les opérateurs à comprendre comment les batteries doivent être intégrées dans le système de stockage d'énergie et si cette intégration est appropriée.
Les configurations en série et en parallèle des cellules de batterie aident à comprendre comment fonctionne un système de batterie et comment il est conçu.Les cellules de batterie connectées en série permettent l'empilement des tensions. Autrement dit, la tension d'un système de batteries comportant plusieurs cellules connectées en série est égale à la tension de chaque cellule multipliée par le nombre de cellules. Les architectures de batteries connectées en série offrent des avantages en termes de coût, mais présentent également des inconvénients. Lorsque les batteries sont connectées en série, chaque cellule consomme le même courant que le bloc-batterie. Par exemple, si une cellule a une tension maximale de 1 V et un courant maximal de 1 A, alors 10 cellules en série ont une tension maximale de 10 V, mais un courant maximal de 1 A, pour une puissance totale de 10 V * 1 A = 10 W. Lorsqu'elles sont connectées en série, le système de batteries est confronté à un défi : la surveillance de la tension. Cette surveillance peut être effectuée sur les blocs-batteries connectés en série pour réduire les coûts, mais il est difficile de détecter les dommages ou la dégradation de la capacité des cellules individuelles.
En revanche, les batteries parallèles permettent l'empilement de courant, ce qui signifie que la tension du bloc de batteries parallèles est égale à la tension de chaque cellule et que le courant du système est égal au courant de chaque cellule multiplié par le nombre de cellules en parallèle. Par exemple, si la même batterie de 1 V et 1 A est utilisée, deux batteries peuvent être connectées en parallèle, ce qui divisera le courant par deux. Dix paires de batteries parallèles peuvent ensuite être connectées en série pour atteindre 10 V avec une tension de 1 V et un courant de 1 A, mais cette configuration est plus courante en parallèle.
Cette différence entre les méthodes de connexion série et parallèle des batteries est importante pour évaluer les garanties de capacité ou les politiques de garantie. Les facteurs suivants, qui se reflètent dans la hiérarchie, influent sur la durée de vie des batteries :caractéristiques du marché ➜ comportement de charge/décharge ➜ limitations du système ➜ architecture série et parallèle des batteries.Par conséquent, la capacité nominale de la batterie n'indique pas une surcharge du système de stockage. La présence d'une surcharge est importante pour la garantie de la batterie, car elle détermine le courant et la température de la batterie (température de maintien des cellules dans la plage de charge), tandis que le fonctionnement quotidien détermine la durée de vie de la batterie.
Les tests système sont un complément aux tests des cellules de batterie et sont souvent plus applicables aux exigences du projet qui démontrent le bon fonctionnement du système de batterie.
Afin d'honorer un contrat, les fabricants de batteries de stockage d'énergie élaborent généralement des protocoles de test de mise en service en usine ou sur site pour vérifier le fonctionnement du système et de ses sous-systèmes. Cependant, ils ne prennent pas en compte le risque que les performances du système dépassent sa durée de vie. Un débat fréquent concernant la mise en service sur site porte sur les conditions de test de capacité et leur pertinence pour l'application du système de batterie.
Importance des tests de batterie
Après avoir testé une batterie par DNV GL, les données sont intégrées à un tableau de bord annuel des performances de la batterie, qui fournit des données indépendantes aux acheteurs de systèmes de batteries. Ce tableau de bord montre comment la batterie réagit à quatre conditions d'application : température, courant, état de charge moyen (SOC) et fluctuations de l'état de charge moyen (SOC).
Ce test compare les performances de la batterie à sa configuration série-parallèle, aux limites du système, au comportement de charge/décharge et aux fonctionnalités du marché. Ce service unique vérifie de manière indépendante que les fabricants de batteries sont responsables et évaluent correctement leurs garanties, afin que les propriétaires de systèmes de batteries puissent évaluer en toute connaissance de cause leur exposition aux risques techniques.
Sélection des fournisseurs d'équipements de stockage d'énergie
Afin de concrétiser la vision du stockage par batterie,la sélection des fournisseurs est essentielle– collaborer avec des experts techniques de confiance, maîtrisant tous les aspects des défis et opportunités à l'échelle industrielle, est la clé du succès d'un projet. Le choix d'un fournisseur de systèmes de stockage sur batterie doit garantir la conformité du système aux normes de certification internationales. Par exemple, les systèmes de stockage sur batterie ont été testés conformément à la norme UL9450A et les rapports d'essai sont disponibles pour consultation. Toute autre exigence spécifique au site, telle qu'une détection et une protection incendie supplémentaires ou une ventilation, peut ne pas être incluse dans le produit de base du fabricant et devra être indiquée comme un complément obligatoire.
En résumé, les dispositifs de stockage d'énergie à grande échelle peuvent servir à stocker l'énergie électrique et à répondre aux besoins ponctuels, aux pics de demande et aux solutions d'alimentation intermittente. Ces systèmes sont utilisés dans de nombreuses régions où les systèmes à combustibles fossiles et/ou les modernisations traditionnelles sont jugés inefficaces, peu pratiques ou coûteux. De nombreux facteurs peuvent influencer le succès de ces projets et leur viabilité financière.
Il est important de travailler avec un fabricant de stockage de batteries fiable.BSLBATT Energy est un fournisseur leader de solutions de stockage de batteries intelligentes. Il conçoit, fabrique et fournit des solutions d'ingénierie avancées pour des applications spécialisées. Sa vision est d'aider ses clients à résoudre les problématiques énergétiques spécifiques à leur activité. Fort de son expertise, BSLBATT propose des solutions entièrement personnalisées pour répondre à leurs objectifs.
Date de publication : 28 août 2024