Le stockage sur batterie à grande capacité : la nouvelle frontière en électricité?

Notre mode de vie repose sur un approvisionnement énergétique stable. L’intégration de sources d’énergie renouvelables dont la production varie parfois considérablement pose donc certains problèmes. Pouvons-nous développer l’utilisation du stockage sur batterie à grande capacité pour assurer une alimentation électrique économique et fiable?

La grande accessibilité de l’électricité a rendu possibles de nombreuses avancées technologiques au XXe siècle. De nos jours, la plupart de nos activités quotidiennes dépendent du fait que l’électricité est toujours à notre portée. Nous avons besoin d’une alimentation électrique stable pour faire des affaires, produire et stocker les aliments, prodiguer des soins de santé et assurer, d’une manière plus générale, notre qualité de vie. L’énergie électrique est actuellement tellement intégrée à notre mode de vie qu’il est essentiel que la production et la consommation restent en équilibre en tout temps.

Produire la quantité d’électricité requise au moment où elle est nécessaire est un processus complexe que le stockage de l’énergie à des fins d’utilisation ultérieure peut faciliter et compléter.
D’un point de vue historique, il était possible d’adapter la fourniture d’énergie en temps réel grâce à des sources de production flexibles ou à des centrales de pompage, qui offraient du stockage à grande échelle. Le récent développement de systèmes de stockage sur batterie a cependant ouvert de nouvelles possibilités. Les avancées en termes de technologie et d’efficacité ont permis de déployer des systèmes de stockage sur batterie supplémentaires pour des applications de toute taille.

 

Applications et coûts

L’industrie de l’électricité commence à s’intéresser de près au stockage sur batterie. En effet, bien que l’utilisation des batteries sur de petits appareils comme les téléphones cellulaires et les ordinateurs portatifs soit bien ancrée dans nos habitudes, ce n’est que récemment que le stockage sur batterie commence à faire l’objet d’applications industrielles et commerciales spéciales à large échelle. C’est un domaine en pleine croissance du fait qu’il est devenu une option économiquement viable.

Les coûts de certaines technologies de stockage énergétique diminuent grandement, grâce aux procédés de fabrication plus rentables et aux développements technologiques, en particulier l’augmentation de la capacité et de la durée de vie des batteries. Les applications efficaces et les avancées technologiques dans d’autres secteurs représentent de nouvelles occasions de stockage de l’énergie et des avantages pour les usagers. Les batteries peuvent, par exemple, jouer un rôle essentiel dans la modification des pics de demande et dans l’exploitation d’un réseau intelligent. Plutôt que d’acheter l’électricité durant les périodes de pointe, un exploitant commercial pourrait acheter de l’énergie moins chère pendant les périodes creuses et la stocker pour plus tard, afin de pouvoir éventuellement l’utiliser pendant les heures de pointe. Autre exemple, l’augmentation du nombre de véhicules électriques pourrait permettre de stocker davantage d’énergie grâce aux systèmes de batterie des véhicules. Certaines bornes de chargement pourraient également exploiter l’énergie solaire en conjonction avec une batterie de stockage.

 

Obstacles à l’adoption

Dans un contexte où les usagers et les distributeurs d’électricité veulent des systèmes à l’efficacité et à la fiabilité améliorée, le stockage sur batterie peut être appelé à jouer un plus grand rôle. Certaines politiques et certains règlements provinciaux de distribution de l’électricité constituent cependant un frein à l’application commerciale du stockage énergétique. Les ministères provinciaux et les organismes de réglementation de l’énergie devront examiner les incidences du stockage énergétique sur les systèmes de distribution de leur province et concevoir des politiques afin d’autoriser le stockage, particulièrement lorsque les avantages économiques sont clairement positifs.

L’Ontario, au moment de la rédaction de cet article, a mis en œuvre une Initiative d’économies d’énergie (Industrial Conservation Initiative, ICI) qui permet aux industriels dont la consommation est supérieure à un certain seuil (souvent autour de 1 MW) d’utiliser des systèmes de stockage d’énergie sur batterie. En vertu de la structure de tarification en vigueur en Ontario, les clients dont la consommation dépasse 1 MW peuvent bénéficier de tarifs réduits s’ils réduisent leur demande pendant certaines périodes de pointe prédéfinies. Ce programme spécial de l’Ontario rend rentable l’installation de vastes systèmes de stockage sur batterie dont la capacité va de 1 MW à 10 MW (ce qui représente environ deux heures de fonctionnement au débit de pointe). Les effets et les avantages de ce programme agressif seront probablement examinés et revus à l’avenir.

 

Principales considérations

L’utilisation de batteries pour le stockage commercial ou industriel deviendra probablement une pratique de plus en plus accessible et courante, mais il faut garder certains points à l’esprit :

Percées technologiques et applications

Il est important de surveiller les progrès effectués dans les différentes technologies de stockage de l’énergie et leur faisabilité économique pour repérer les occasions et applications valables. Par exemple, les véhicules électriques et les bornes de recharge dotés de caractéristiques spéciales pourraient être une option viable et même devenir courants.

 

Politiques et normes

Il est important de suivre l’évolution des politiques, les exigences en matière de connexion aux services publics et les règlements affectant l’intégration sécuritaire et efficace des technologies de stockage énergétique. Plusieurs nouvelles normes ont des incidences sur les systèmes de stockage de l’énergie au Canada. L’Association canadienne de normalisation (CSA) publiera prochainement une norme pour la production d’énergie décentralisée. La CSA participe également à l’initiative de la Commission électrotechnique internationale (IEC) pour concevoir des exigences techniques unifiées pour les systèmes de stockage de l’énergie. Underwriters Laboratories (UL) dispose de normes pour les systèmes de stockage électriques qui répondent aux normes d’approbation de l’Ontario, et qui pourraient être adoptées dans d’autres provinces. Aux États-Unis, la National Fire Protection Association (NFPA) conçoit des règlements et des exigences en matière de protection contre les incendies pour les installations de stockage de l’énergie – un point essentiel, vu le potentiel de chaleur dégagée en cas de défaillance d’une telle installation.

 

Applications et besoins particuliers du client

Pour aider les clients à mesurer les coûts et les avantages des technologies de stockage énergétique, il est essentiel de comprendre et d’évaluer plusieurs éléments. Outre le suivi des technologies, des applications et des directives gouvernementales, il faut examiner les exigences des services publics, les règlements provinciaux et les structures de tarification énergétique pour chaque client. Ces données diffèrent selon l’emplacement et peuvent varier au fil du temps. 

 

Intégration des sources d’énergie renouvelables

Une source d’énergie renouvelable peut fournir l’électricité nécessaire à des applications particulières, comme les réseaux intelligents, les véhicules électriques ou les systèmes d’alimentation distants. Par exemple, utiliser une combinaison de systèmes d’alimentation photovoltaïque et de stockage sur batterie sur les systèmes de charge des véhicules électriques pourrait augmenter la proportion d’électricité distribuée provenant de sources d’énergie renouvelables. Mais il faut évaluer des concepts comme ceux-ci dans l’intégralité du système afin de comparer l’efficacité réelle à l’efficacité perçue. Une autre solution serait que certaines administrations permettent aux usagers de signer des contrats pour obtenir de l’énergie issue de sources renouvelables auprès de leur fournisseur d’électricité. 

 

Augmentation de la fiabilité

Les systèmes de stockage de l’énergie peuvent être utilisés soit par le fournisseur soit par l’usager. Ils peuvent utiliser leurs onduleurs et systèmes de contrôle pour aider les consommateurs à améliorer la fiabilité du système et contribuer aux applications de réseaux intelligents. La nouvelle norme de la CSA en matière de production décentralisée exige que certains systèmes comprennent des dispositions de circulation facultative pour maintenir l’alimentation lors de certaines interruptions de courte durée. Les systèmes d’onduleurs et leurs commandes sont conçus pour 1) être connectés aux services publics avec ou sans contrôle de la tension et 2) former un réseau pour un possible fonctionnement en ilot ou d’alimentation sans interruption (ASI). 

 

Contrôle de l’énergie

La capacité du stockage d’énergie qui peut être connecté chez un client aux systèmes de distribution peut être affectée par des problèmes techniques et des décisions politiques du distributeur. Les nouvelles normes prennent en charge les options de stockage énergétique pour contrôler la tension ou l’énergie en conservant la tension d’alimentation, en contrôlant la tension client et en vérifiant que le facteur de charge net est dans une plage acceptable lors de la charge et de la décharge de l’installation. Le distributeur local peut être consulté pour obtenir les exigences particulières au site.

 

Amélioration de la communication

Plus le stockage énergétique augmente sur une artère de distribution, plus il est nécessaire d’assurer une communication efficace entre l’installation de stockage, la station d’approvisionnement et l’exploitant du réseau de distribution. Le coût des systèmes traditionnels de communication est souvent élevé, ce qui peut constituer un obstacle à la connexion des installations de stockage qui requièrent des communications à des fins de protection. Le développement ou l’application de technologies de communication plus abordables ou l’adoption de certaines fonctionnalités dans les installations, comme la détection d’ilotages, le contrôle de la puissance réfléchie ou le déclenchement peut contribuer à répondre aux exigences d’électricité locales. Il est important de surveiller les types de communication et les dispositions de protection qui peuvent satisfaire aux exigences des distributeurs tout en offrant des coûts de communication raisonnables.

 

Un bel avenir pour les systèmes de stockage sur batterie

Étant donné l’intérêt pour le développement de nouvelles technologies de stockage et l’amélioration des technologies existantes, de nouvelles applications des systèmes de stockage d’énergie voient le jour dans toutes sortes de rôles. L’adoption et l’intégration croissantes du stockage d’énergie sur batterie entrainent une augmentation de la capacité et de la fiabilité de l’énergie, mais permettent aussi de promouvoir des systèmes énergétiques durables et résilients pour l’avenir. Bien que les systèmes de stockage ne puissent pas résoudre tous les défis en matière d’énergie, qu’ils aient des incidences environnementales et que leur mise au rebut puisse poser problème, ils peuvent contribuer à améliorer la part d’électricité provenant de sources renouvelables et permettre certaines solutions de réseaux intelligents.


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