Système de stockage d'énergie par batterie (BESS) : Guide complet

Les systèmes de stockage d’énergie par batterie (BESS) jouent un rôle majeur dans les projets industriels et la transition énergétique. Ils répondent aux défis de la gestion de l’énergie électrique, de l’intégration des énergies renouvelables et de la stabilité du réseau électrique. Ces dispositifs permettent de stocker l’énergie excédentaire produite lors de périodes de faible consommation et de la restituer lors des périodes de forte demande, contribuant à la stabilité du réseau et à l’optimisation de la consommation énergétique. Les BESS sont au cœur des stratégies de réduction des émissions, de soutien à l’électrification et de réduction de la dépendance énergétique.

Un système de stockage d’énergie par batterie (BESS) est un ensemble de technologies qui captent, stockent et restituent de l’énergie électrique en fonction des besoins. Les BESS sont utilisés pour réduire l’intermittence des sources renouvelables, répondre aux fluctuations de la demande, et améliorer la stabilité du réseau électrique.

Les BESS se déclinent en deux grandes catégories :

• FTM (Front‑of‑the‑Meter) : systèmes connectés directement au réseau électrique, utilisés à grande échelle.
• BTM (Behind‑the‑Meter) : systèmes situés côté consommation, généralement sur site industriel ou commercial.

Ces systèmes peuvent avoir des tailles variées, de la petite installation locale aux grands sites industriels. Ils répondent à des besoins tels que la réponse à la demande, la réduction des coûts énergétiques et la réduction des pics de demande.

Un BESS fonctionne en stockant l’énergie sous forme d'énergie chimique dans des batteries lithium-ion, et en la reconvertissant en électricité au moment nécessaire. Ce processus permet de répondre aux périodes de faible production d’énergie ou forte demande.

Le processus de charge et de décharge repose sur un circuit fermé, où l’énergie est convertie du courant continu (CC) vers alternatif (CA) via des onduleurs. Lors de la charge, l’énergie est stockée dans les batteries, et lors de la décharge, elle est utilisée pour alimenter le réseau.

Les systèmes de gestion de la batterie (BMS) et les systèmes de gestion de l’énergie (EMS) sont essentiels pour assurer le bon fonctionnement du BESS. Le BMS surveille la santé des batteries, la température, et la tension, tandis que l’EMS optimise l’utilisation de l’énergie en fonction des besoins du réseau.

La conversion d’énergie entre le courant continu et alternatif est réalisée par des onduleurs et des modules de conversion de puissance. La sécurité du système est garantie grâce à des protocoles de surveillance et des dispositifs de protection thermique, qui assurent une performance stable.

Les batteries constituent le cœur du système. Parmi les principales technologies :

Les batteries lithium‑ion restent les plus utilisées pour les installations industrielles BESS du fait de leur rendement élevé et de leur durabilité.

Les onduleurs transforment le courant continu stocké en courant alternatif compatible avec le réseau électrique. Les contrôleurs de puissance assurent une répartition fluide de l’énergie en fonction des besoins.

La gestion thermique maintient les batteries à une température optimale, ce qui prolonge leur durée de vie.
Les systèmes de conversion de puissance (PCS) permettent une conversion efficace entre CC et CA.

Ses solutions BESS incluent notamment :

• Des packs batterie avec batteries lithium‑fer‑phosphate (LFP) offrant des capacités de 60 kWh à 120 kWh pour des puissances continues de 30 kVA à 60 kVA adaptés aux usages temporaires ou mobiles.
• Des systèmes modulaires pouvant être intégrés à des infrastructures photovoltaïques pour optimiser l’autoconsommation, réduire la dépendance au réseau et assurer une alimentation stable même hors des périodes de production.

Revolt Energy Green accompagne les clients depuis l’étude technique jusqu’à l’installation complète, avec personnalisation selon les contraintes du site et les besoins en stockage d’énergie, en mettant l’accent sur la durabilité et la réduction des émissions.

• BESSTIE 120 : un système intelligent de stockage de 120 kVA, capable de stocker l’énergie excédentaire provenant de générateurs, du réseau ou autres sources, puis de la restituer durant les périodes de forte demande afin d’optimiser l’efficacité globale du site.
• Des plateformes modulaires qui permettent la gestion de peaks de charge, la réduction de consommation de carburant (jusqu’à 90 % dans certains scénarios en couplant aux groupes électrogènes) et la flexibilité du réseau pour des utilisations industrielles variées.

EODev combine souvent ces solutions BESS avec des technologies à hydrogène ou des générateurs intelligents pour proposer une approche hybride plus globale de stockage et de production d’énergie.

Ses solutions incluent plusieurs configurations adaptées à différents besoins :

• BESS 45/60 : puissance nominale environ 45 kVA avec capacité de stockage 60 kWh, adaptée aux petites installations industrielles ou temporaires.
• BESS 90/120 : système intermédiaire avec capacité autour de 117,9 kWh et puissance nominale 90 kVA, pour usages mixtes.
• BESS 300/600 : grande configuration avec puissance nominale 300 kW et capacité de stockage 597 kWh, adaptée à des sites industriels ou hybrides connectés à panneaux solaires ou groupes électrogènes.

Les solutions de GeniWatt intègrent un module de contrôle d’énergie intelligent qui surveille et ajuste en temps réel la charge et la décharge, assurant une répartition efficace de l’énergie électrique stockée.

Le dimensionnement d’un système de stockage d’énergie par batterie (BESS) est crucial pour optimiser son efficacité et répondre aux besoins énergétiques spécifiques d’un site. Il repose sur plusieurs critères techniques et économiques pour garantir la performance et la rentabilité du système.

Le dimensionnement d’un BESS repose sur trois éléments principaux : la puissance nominale, la capacité de stockage, et la durée de décharge.

• Puissance nominale (kW) : Il s'agit de la puissance maximale que le système peut fournir instantanément. Elle dépend du besoin en puissance du site à gérer pendant les périodes de pointe. Par exemple, une installation industrielle nécessitant une réponse rapide pendant un pic de demande pourra exiger une puissance nominale plus élevée. En général, la puissance nominale des systèmes BESS varie de 50 kW pour les petites installations à 1 MW pour les grandes installations.
• Capacité de stockage (kWh) : La capacité détermine la quantité d’énergie que le système peut stocker. Elle est mesurée en kilowattheures (kWh). Par exemple, un BESS pour une installation de taille moyenne pourrait avoir une capacité de 500 kWh à 5 MWh. Pour les projets industriels à grande échelle, la capacité peut dépasser 50 MWh.
• Durée de décharge (heures) : La durée pendant laquelle le BESS peut fournir de l'énergie avant d'atteindre une décharge complète. Par exemple, un BESS avec une capacité de 1 MWh et une puissance nominale de 500 kW pourra fonctionner pendant 2 heures avant d'être vidé. Pour les sites ayant des besoins constants en énergie pendant de longues périodes, une durée de décharge prolongée sera essentielle.

Le dimensionnement doit également tenir compte des contraintes géographiques et des réglementations locales :

• Normes de sécurité et environnementales : Les installations doivent respecter les normes de sécurité concernant les batteries, la gestion thermique, et l’installation électrique. Par exemple, les systèmes BESS doivent être conformes à des normes comme l’IEC 62133 pour les batteries lithium-ion et l’UL 9540 pour les systèmes de stockage d’énergie.
• Espace disponible : Le dimensionnement du système BESS peut être influencé par la surface disponible sur le site. Les batteries lithium-ion nécessitent moins d’espace que des systèmes à batteries à flux ou sodium-ion, qui, bien que moins courants, prennent plus de place.

Les BESS peuvent être adaptés en fonction des besoins des entreprises notamment pour :

• Réduire les pics de demande énergétique : Les entreprises ayant des périodes de forte demande d'énergie peuvent bénéficier d’un BESS plus important pour gérer ces pics sans compromettre la production. Par exemple, une usine de fabrication ayant des pics de demande de 500 kW peut installer un système de 1 MW pour garantir une alimentation stable pendant les pics.
• Optimiser l’autoconsommation : Pour les entreprises équipées de panneaux solaires, le BESS peut stocker l'énergie excédentaire produite pendant les périodes de forte production solaire (souvent en journée) et la restituer pendant les périodes de faible production ou forte demande. Par exemple, une entreprise ayant une production solaire de 200 kW et une demande de 300 kW en soirée pourra utiliser un BESS de 500 kWh pour compléter l’énergie consommée la nuit.
• Garantir une alimentation de secours : Dans certains secteurs critiques, un BESS est utilisé pour fournir une alimentation de secours en cas de panne. Par exemple, une installation médicale pourrait avoir besoin d’un système BESS de 100 kWh pour garantir l’approvisionnement en électricité pour des équipements vitaux pendant une panne de réseau.