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Baliser le parcours vers de futurs systèmes de stockage d'énergie par batterie à consommation zéro

Grâce à notre partenariat avec le National Renewable Energy Laboratory (NREL) aux États-Unis, nous avons exploité le potentiel technologique des batteries hybrides permettant de maximiser la valeur ajoutée pour les entreprises tout en respectant l'environnement.

Le stockage de l'énergie est l'une des technologies clés qui permettra de décarboner notre réseau électrique et nos systèmes énergétiques. Les services publics, les utilisateurs finaux, les gestionnaires de réseau et les autorités de régulation sont de plus en plus intéressés par la mise en œuvre de technologies de stockage. L'attrait du stockage est alimenté par divers avantages qui vont de l'amélioration de la fiabilité et de la sécurité d'approvisionnement à l'intégration de sources de production à faible émission de carbone, en passant par la garantie d'un réseau électrique plus flexible et plus robuste, capable de mieux faire face aux pannes imprévues et d'intégrer davantage de productions décentralisées d’energierenouvelables.

On prévoit que la technologie de stockage deviendra plus abordable pour les applications à l'échelle du réseau national et les applications commerciales et industrielles (C&I), ce qui permettra à un plus grand nombre d'entreprises de faire de cette technologie une partie intégrante de leur stratégie énergétique. Les solutions de stockage, en particulier lorsqu'elles sont associées à des technologies de génération sur site telles que les systèmes photovoltaïques, offrent une sécurité d'approvisionnement, de prix et d'émissions de carbone. Les solutions intégrées telles que l'énergie solaire et le stockage aident les entreprises à accélérer leur processus de décarbonation tout en maîtrisant leurs coûts énergétiques et les frais liés à la demande. Des études indiquent qu'il existe d'énormes possibilités de croissance dans le domaine des solutions solaires et de stockage à mesure que les entreprises réalisent le potentiel de ce couplage technologique, les installations devant passer de 5 % en 2019 à plus de 25 % en 2025, soit une croissance massive de l'adoption de ces technologies.

Le stockage de l'énergie sera également un élément clé pour électrifier les transports et répondre aux défis qui se présenteront à mesure que l'adoption des véhicules électriques (VE) augmentera. La croissance du marché des VE exige une capacité supplémentaire du réseau, ce qui sera difficile, surtout pendant les périodes de pointe. Le stockage de l'énergie à proximité des stations de recharge des VE permet de réduire la pression exercée par le réseau et peut même maximiser l'utilisation des sources locales de production d’energie renouvelable.

Les défis du développement durable en matière de stockage d'énergie par batterie

Il existe un certain nombre de technologies de stockage disponibles dans le commerce, mais la technologie dominante actuellement est celle des batteries Li-Ion. Même avec la réduction prévue du coût de cette technologie de stockage, les batteries Li-Ion ne sont peut-être pas encore une solution rentable pour de nombreux cas d'utilisation de stockage d'énergie fixe.

Les systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS) sont spécifiquement conçus pour l’usage auquels ils sont destinés : autonomie courte ou longue, applications intensives en énergie ou en puissance. Aujourd'hui, il est donc difficile de concevoir une solution BESS rentable qui puisse servir à de multiples usages, tels que l’effacement de pointe, la maximisation de l’autoconsommation des sourcesd’énergies renouvelables intermittentes, la fourniture de services auxiliaires au réseau électrique ou l'alimentation de secours.

Un exemple de batterie conçue pour un usage spécifique est la batterie d'une voiture, qui pose désormais un problème à mesure que l'adoption des VE se développe. Le nombre de batteries automobiles usagées augmente rapidement parallèlement à l'adoption grandissante des VE. Les batteries usagées sont stockées dans des entrepôts et le problème de la recyclabilité de ces déchets electroniques est un vrai défi.

Qu'en serait-il si ces batteries pouvaient être réutilisées dans le cadre d’une solution rentable et plus durable sur le plan environnemental ?

Partenariat avec le NREL pour fournir une solution BESS hybride

Centrica Business Solutions s'engage à innover et à ouvrir la voie à la construction de systèmes énergétiques futurs nets zéro. Outre nos solutions d'énergie décentralisée de pointe qui permettent à nos clients de trouver un équilibre entre défis économiques et environnementaux du développement durable des entreprises, nous collaborons également avec des associations prestigieuses, des leaders de l'industrie et des organismes de recherche externes dans le monde entier pour une innovation à plus long terme.

Un exemple est notre partenariat avec le NREL, le laboratoire national du ministère américain de l'énergie et son Office of Energy Efficiency and Renewable Energy.

En 2019, Centrica Business Solutions a annoncé un partenariat avec le NREL pour étudier l'intégration de plusieurs technologies de stockage d’énergie afin de résoudre les problèmes liés au manque de flexibilité et de durabilité de certains types de BESS à usage unique. La recherche a été menée au sein de l'Energy Systems Integration Facility (ESIF) du NREL, où des technologies innovantes sont développées pour relever les défis majeurs auxquels sont confrontés nos systèmes énergétiques.

Ce projet a fait apparaître qu'il existe un potentiel inexploité lorsque les types de batteries sont combinés et contrôlés de manière optimale. Des algorithmes d'optimisation et de contrôle avancés ont été développés pour maximiser le rendement d'une combinaison d'une batterie Li-Ion haute puissance, d'une batterie Li-Ion haute énergie et - plus intéressant encore - d'une batterie de seconde vie fabriquée à partir de cellules de batterie de voiture usagées. Cela nous a donné l'occasion de réutiliser les batteries de voiture pour les stocker de manière fixe, en leur donnant une seconde vie tout en permettant de réduire au minimum les déchets électroniques.

Cette collaboration avec le NREL a donné naissance à un outil de conception, appelé HYBrid Robust Energy Storage Design (HYBRED). Il s'agit d'un outil de dimensionnement qui vise à adapter la solution hybride BESS pour le client et à contrôler les algorithmes qui distribuent les batteries pour un bénéfice maximal.

Le stockage hybride d’energie ouvre la perspective d'utiliser les solutions BESS de manière rentable et pour de multiples applications. Cette recherche élargit les combinaisons possibles de technologies de stockage de l'énergie qui peuvent accroître le caractère abordable et durable de la technologie et soutenir le réseau en fournissant une énergie résiliente et efficace. Ces batteries de seconde vie, bien que retirées de leurs applications initiales, peuvent constituer une solution de stockage rentable lorsqu'elles sont réutilisées et combinées à d'autres technologies de stockage. Ce projet a démontré qu'avec des algorithmes d'optimisation plus avancés, nous pouvons augmenter de manière significative le retour sur investissement global d'une solution BESS en utilisant la technologie de batterie hybride pour gérer de multiples flux de revenus.

Ce projet a été sélectionné par le ministère de l'énergie comme un projet à fort impact, permettant à l’ESIF de developperde nouvelles capacités à l'échelle nationale. Vous pouvez en apprendre davantage à ce sujet en regardant la vidéo ci-dessous.