L’objectif de neutralité carbone pour 2050, implique dès aujourd’hui l’accélération du développement des énergies renouvelables, du stockage stationnaire via les batteries de stockage. Ce procédé, permet de pallier l’utilisation des énergies intermittentes et répond ainsi à la demande d’équilibre du réseau.
Comment fonctionnent les batteries de stockage ?
La composition d’une batterie de stockage
Une batterie est un ensemble d’accumulateurs électriques reliés entre eux en série et/ou en parallèle. Ces accumulateurs, aussi appelés cellules, permettent de stocker l’énergie électrique sous forme chimique et de la restituer sous forme de courant continu.
Il existe de nombreuses technologies de batterie comme le lithium-ion, le lithium-polymère, le sodium-soufre, le plomb-acide, le nickel-cadmium, etc… Le lithium-ion est aujourd’hui le type de batterie le plus adapté aux projets de stockage, et de fait le plus utilisé car il réunit le plus de critères importants, comme sa densité d’énergie élevée, son taux de décharge très bas et également son coût devenant compétitif au fils des ans.
La batterie lithium-ion peut stocker 3 à 4 fois plus d’énergie par unité de masse que les autres types de batteries.
Les composants d’une batterie lithium-ion (© 2019 Parlons sciences, à partir d’une image de ser_igor sur iStockphoto)
Dans un accumulateur Lithium-Ion (Li-Ion) le lithium est utilisé dans l’électrolyte, il représente 2% du poids de l’accumulateur.
Quels sont le rôle et l’avantage des batteries de stockage ?
Un rôle double
Les batteries de stockage apportent deux services importants au réseau électrique : le lissage de la production électrique visant à compenser l’intermittence des moyens de productions renouvelables.
En effet, lorsque le réseau électrique rencontre des périodes de sous capacité (situation où la demande d’électricité dépasse la capacité de production disponible), les batteries injectent leur énergie disponible, électricité stockée en amont lorsque la production dépasse la consommation (lors de forts épisodes venteux ou solaires par exemple).
Ce jeu d’injection et de soutirage en fonction des besoins du réseau est piloté par RTE via différents outils :
- Les services système (réserve primaire et secondaire),
- Le mécanisme d’ajustement (réserve tertiaire dont les effacements électriques font partie).
Ceux-ci interviennent à des échelles de temps et de puissance différentes.
Schéma du fonctionnement des trois réserves
Une activation sur la réserve primaire
La réserve primaire est la première réserve à être appelée afin de contenir la déviation de la fréquence du réseau qui traduit un déséquilibre entre production et consommation. Lors d’un excès de production, la fréquence aura tendance à augmenter, et à l’inverse elle diminuera lorsque le soutirage sera en excès dans la balance. Cette réserve est activable en moins de 30 secondes. Depuis juin 2017, elle a été ouverte au stockage par batterie, lui permettant ainsi d’éviter la sollicitation des énergies fossiles. Ainsi, en lissant la production électrique en cas de déséquilibre, elles maintiennent la fréquence du réseau dont le point d’équilibre est de 50 Hz. Une chute ou une hausse importante est de nature à constituer un danger pour la sûreté du système.
Un des atouts des batteries de stockage est leur excellente réactivité lors des fluctuations de fréquence. Plus la fréquence augmente, plus la batterie se charge et plus la fréquence diminue, plus la batterie se décharge, et ceci proportionnellement à l’écart de fréquence du réseau autour de sa référence de 50 Hz.
Les autres avantages des batteries de stockage
Les batteries de stockage en tant que nouvel outil pour maîtriser les coûts énergétiques, présentent également des avantages lorsqu’elles sont utilisées sur les sites industriels. En effet, l’énergie stocké permet de :
- mieux gérer les fluctuations d’appel de puissance permettant la réduction de la puissance souscrite et également éviter les dépassements
- gérer la puissance réactive et les pertes d’électricité.
Sources : Observatoire de l’industrie électrique
