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 matière 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, électriques et commerciales spéciales à large échelle. C’est un domaine en pleine croissance du fait qu’il est devenu une option plus économique qui a fait ses preuves.
Les coûts de certaines technologies de stockage d’énergie 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 cher 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 d’énergie. Les ministères provinciaux et les organismes de réglementation de l’énergie devront examiner les incidences du stockage d’énergie sur les systèmes de distribution de leur province et concevoir des politiques afin d’autoriser le stockage, particulièrement lorsque les avantages économiques sont manifestement positifs.
L’Ontario a mis en œuvre une Initiative d’économies d’énergie en milieu industriel (IEEMI) 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 de l’IEEMI en vigueur en Ontario, les clients dont la consommation dépasse 1 MW peuvent bénéficier de tarifs réduits s’ils réduisent leur demande d’électricité pendant certaines périodes de pointe prédéfinies (soit actuellement les cinq périodes où la demande de pointe est la plus élevée au cours de l’année). 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).
La province de l’Ontario a récemment annoncé des mises à jour aux directives portant sur un petit nombre d’éléments de coût qui ne figureront plus dans les montants totaux du rajustement global aux fins de recouvrement. Malgré ces changements, les avantages liés à la modification en matière de demande lors des périodes de pointe par l’entremise de l’IEEMI, comme nous l’avons vu plus haut, demeurent inchangés. Les effets et les avantages de ce programme audacieux feront l’objet d’une surveillance continue et pourraient être révisés à l’avenir.
Principales considérations
L’utilisation de batteries pour le stockage d’énergie 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 les applications. Par exemple, les véhicules électriques et les bornes de recharge dotés de fonctions de contrôles 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 d’énergie. Plusieurs nouvelles normes ont des incidences sur les systèmes de stockage de l’énergie au Canada. L’Association canadienne de normalisation (CSA) a publié une norme pour la production d’énergie décentralisée. La CSA et le Conseil canadien des normes participent 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 d’énergie 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) a élaboré 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 d’énergie, 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 ainsi que l’application 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 leurs 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 perturbations 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). Dans des cas particuliers, les systèmes de stockage d’énergie peuvent servir de solution de rechange à certains systèmes d’alimentation électrique d’urgence.
APPLICATIONS DE TRANSMISSION ET DE DISTRIBUTION
Les systèmes de stockage d’énergie peuvent répondre rapidement à certains besoins opérationnels des réseaux de transport et de distribution d’électricité. Ils peuvent fournir de l’énergie pour des durées variables selon la capacité nominale. Certaines applications nécessitent une durée de décharge électrique relativement courte, tandis que d’autres requièrent plusieurs heures. Grâce au temps relativement court requis pour obtenir les approbations locales ainsi qu’assurer l’approvisionnement et la construction, les systèmes de stockage d’énergie peuvent répondre plus rapidement à certains besoins en matière de transmission. En outre, dans des cas particuliers, les coûts d’investissement sont moins élevés que ceux des solutions traditionnelles. Cette capacité de reporter des investissements relativement coûteux en matière de solutions de transmission et de distribution traditionnelles peut constituer un investissement économique pour les services d’électricité. Certains fournisseurs de systèmes de stockage d’énergie sur batterie ont déjà fourni des installations pour répondre aux besoins particuliers des réseaux de transmission et de distribution, et d’autres sont attendus.
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 d’énergie pour contrôler la tension ou l’énergie en appuyant 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 générales ainsi que celles particulières au site.
Amélioration de la communication
Plus le stockage total d’énergie 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 peuvent nécessiter 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.
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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 non seulement 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 l’augmentation de la part d’électricité provenant de sources renouvelables, ainsi que seconder les services d’électricité et avoir part à la mise en place de certaines solutions de réseaux intelligents.
