Les réseaux électriques ont été conçus pour faire correspondre la production et la demande à la minute près. Mais certaines sources renouvelables prévisibles mais incontrôlables remettent en cause ce concept. Le stockage sur batterie est la contribution de la voiture électrique à la stabilité du réseau.
Chaque mois, l’Espagne produit environ 20 GWh d’électricité. C’est un chiffre énorme… et près de la moitié provient d’énergies renouvelables (éolienne, solaire et hydraulique). Par exemple, en novembre dernier, 57 % de ce chiffre provenait de sources renouvelables, l’éolien et le solaire représentant ensemble 42 %. Cela représente presque la moitié de notre consommation d’énergie.
Le fait que la moitié de notre énergie provienne du soleil et du vent est une bonne chose, car ce sont deux sources qui ne génèrent pas beaucoup de CO2 (en fait, tout génère des émissions, ne serait-ce que lors de la fabrication des plaques et des broyeurs et de leur installation ultérieure), sont raisonnablement bon marché (en fait, le photovoltaïque devrait bientôt devenir le roi de la production, en particulier dans les pays ensoleillés comme le nôtre) et peuvent être très bien réparties sur le territoirepermettant ainsi la mise en place de petites installations de quartier ou de fermes solaires géantes.
Cependant, les énergies solaire et éolienne ont un talon d’Achille évident : le vent ne souffle jamais au gré de chacun… et il n’y a certainement pas toujours du soleil. Cette situation est contraire au fonctionnement du système électrique, qui repose sur l’adéquation permanente entre l’offre et la demande afin de maintenir la stabilité des différents paramètres du réseau, tels que la tension et surtout la fréquence.
Comme le soleil et le vent sont prévisibles, mais non contrôlables, et que la production renouvelable augmente (avec l’objectif de représenter un jour la majorité de la production d’énergie), il sera nécessaire pour le réseau de pouvoir contrôler l’offre et la demande d’énergie du réseau. Un besoin pressant se fait sentir dans le système électrique : le stockage.
Place de la production et de la demande d’électricité en Espagne
Le stockage de l’électricité : évident, mais inexploré
La possibilité et la nécessité de stocker l’énergie électrique en vue d’une utilisation ultérieure sont évidentes. Cependant, comme jusqu’à présent toute notre énergie provient de sources régulables (telles que les centrales thermiques, nucléaires ou hydroélectriques), le fait est que le stockage de l’électricité n’est pas toujours possible. l’être humain n’a jamais senti qu’on lui pressait le pied dans ce domaine. Depuis les origines de l’électricité, le mode de fonctionnement habituel du système électrique a été que la production suivait la courbe de la demande journalière. La production suivait la courbe de la demande journalière avec suffisamment de précision pour que tout se passe bien. « Les électrons entrent pour les électrons sortent », pourrait-on dire.
Lorsque vous introduisez davantage de sources renouvelables variables dans le système, vous pouvez continuer à jouer ce jeu… mais des inefficacités commencent à apparaître. Vous avez besoin d’une grande capacité conventionnelle installée « latente », en attente de réserve. pour les périodes où il n’y a ni vent ni soleil. Et cela commence à être le cas, il arrive que l’on dispose d’un surplus d’énergie renouvelable… parce qu’il y a parfois plus de vent et de soleil que ce que les gens ont besoin de dépenser. Et lorsque cela se produit, Les éoliennes et les panneaux sont arrêtés, dans le cadre d’un exercice souvent décrit comme une réduction de la production.
Les deux le fait d’avoir des centrales à cycle combiné « en veille » et des éoliennes « à mi-régime » sont tous deux des manœuvres inefficaces qui augmentent le coût final de l’énergie.. Le stockage de l’électricité est la solution qui permet de faire d’une pierre deux coups : vous n’avez pas besoin de cycle (ou même de nucléaire) lorsque les choses se corsent… et vous pouvez profiter d’un maximum de production d’énergie renouvelable pendant un maximum de temps. Eh bien, c’est « un peu » plus compliqué que cela… même si certaines études affirment que le stockage est déjà capable de surpasser d’autres solutions « controversées » en termes de coût et de polyvalence.
Types de stockage : un pour chaque besoin
L’essentiel est que le stockage de grandes quantités d’énergie électrique n’est pas aussi simple qu’il n’y paraît. En fait, c’est simple : le plus difficile est de trouver le bon investissement au bon moment et au bon endroit pour le rendre plus rentable que le modèle traditionnel.
Pour commencer à résoudre l’énigme, la première chose qui se produit est que différents types de stockage apparaissent sur …. et chacun a ses avantages et ses inconvénients. C’est un secteur passionnant car, bien que nous ne le sachions pas, il est possible de stocker l’électricité de 100 manières différentes. Toutes sont relativement similaires en termes de coût et raisonnablement rentables, mais diffèrent considérablement dans le type de service qu’elles peuvent fournir.
Actuellement, le roi du stockage est l’hydraulique. Elles sont appelées « stations de pompage » et sont basées sur un principe plus simple que le mécanisme d’une sucette. Nous pompons de l’eau dans un réservoir surélevé pour stocker de l’énergie, et nous l’évacuons pour la produire. Aussi incroyable que cela puisse paraître, il s’agit d’un système dont le rendement est supérieur à 90 % et qui est capable de fournir une puissance et une capacité monstrueuses.
Par exemple, la station de pompage de Cortés-La Muela, située à Valence et exploitée par Iberdrola, est capable de fournir 1,8 GW d’énergie électrique et de stocker 24 GWh d’énergie, en utilisant une dénivellation de 500 mètres. Il est évident que l’un des problèmes des stations de pompage est la pente : elles ne sont pas pratiques pour les zones plates. Un autre problème est l’investissement : Cortes-La Muela a coûté plus de 1,2 milliard d’euros.
En plus du pompage, il existe de nombreuses autres techniques de stockage émergentes. Des travaux sont en cours sur l’injection d’air sous pression dans des puits naturels ou artificiels, sur les volants d’inertie, sur les contrepoids et sur l’hydrogène. Toutes ces techniques auront probablement leur chance à l’avenir. Cependant, le stockage qui commence à atteindre son heure de gloire est celui des systèmes de stockage d’énergie par batterie (BESS).. En fait, il s’agit d’un stockage sur batterie.
BESS : des batteries qui font ce qu’elles font habituellement
Les systèmes BESS se composent de des batteries qui stockent l’énergie électrique. Dit comme cela, et aujourd’hui, cela semble très peu surprenant. Pourtant, il y a dix ans, c’était une possibilité incroyable. Ce qui a fait la différence en une décennie, c’est l’évolution radicale de la technologie des batteries. Et ce qui a entraîné cette évolution radicale, c’est, bien sûr, la voiture électrique.
Il y a dix ans, il existait peu de types de batteries, leur durabilité était inconnue, elles étaient fabriquées à petite échelle et elles étaient chères. Aujourd’hui, il est possible d’acheter des batteries de dizaines de technologies à des prix similaires ou inférieurs à 100 euros par kWh.et avec l’assurance qu’elles peuvent supporter entre 5 000 et plusieurs dizaines de milliers de cycles de charge/décharge.
Aujourd’hui, le choix des technologies de batteries est assez large. Il existe même des batteries à hydrogène sous pression… et elles sont assez bon marché et terriblement fiables. Cependant, tout le monde se concentre sur les LFP, parce qu’ils semblent être le grand cheval de bataille du stockage : bon marché, stable et durable, bien qu’un peu lourd. Utilisables dans les voitures électriques, mais surtout idéales pour le stockage stationnaire, où personne ne se soucie du poids et du volume.
En ce qui concerne les dimensions du stockage… tout dépend des besoins et du prix, et pour l’instant, on peut dire que nous sommes en terrain inconnu. Certains pays comme l’Australie, dont le potentiel de production photovoltaïque est évident, ont adopté le stockage par batterie à une échelle sans précédent. dans le monde entier.
Toutefois, afin d’illustrer le fonctionnement du système, concentrons-nous sur un cas beaucoup plus modeste : La station de régulation d’Iberdrola à Abadiano, qui dessert le parc éolien d’Oiz.
Iberdrola Abadiano : 3,5 MWh et 6 MW
La station BESS d’Abadiano, au Pays basque, est un déploiement expérimental réalisé par Iberdrola pour tester le potentiel du stockage par batterie afin de stabiliser la production du parc éolien d’Oiz. Ces deux parcs sont situés très près de Bilbao. Ce n’est pas le seul BESS dont dispose Iberdrola, bien sûr. En fait, Iberdrola possède déjà 900 MW de cette technologie répartis dans toute l’Espagne… mais c’est un bon exemple.
Comme nous le disons, le BESS d’Abadiano dessert le parc éolien d’Oiz, qui a une capacité installée de 34 MW. Il s’agit d’une puissance nettement supérieure à celle qui peut être assimilée par les onduleurs du BESS, qui sont constitués de deux banques de 3 MW. À l’intérieur de chacun de ces onduleurs se trouvent un transformateur qui modifie la tension de 30 kV provenant du parc éolien en 650 volts et six petits onduleurs qui sont ceux qui « parlent » avec les batteries.) De cette manière, le BESS peut assimiler environ 20 % de la puissance maximale du parc éolien.
Ces onduleurs, dont la mission est de convertir le courant alternatif en courant continu pour charger les batteries et vice versa, sont reliés à un parc de batteries d’une capacité de 3,5 MWh… soit l’équivalent d’environ 500 voitures électriques.
Bien qu’il s’agisse d’une petite centrale, il faut savoir que l’énergie éolienne ne fonctionne pas toujours à sa puissance maximale… et qu’il n’y a pas toujours de réduction de la production. Les générateurs d’Oiz peuvent commencer à produire à partir d’une vitesse de vent de 4 m/s, et la vitesse moyenne de l’air dans la vallée est de 10 m/s. De ce point de vue, les chiffres de la station BESS sont plus raisonnables.
En effet, ce qui se passe généralement, c’est que la station effectue un cycle complet de charge et de décharge tout au long de la journée. Compte tenu de son nombre et de son fonctionnement intensif, cette station pourrait effectuer jusqu’à 24 cycles par jour. En tout état de cause, cela ne serait pas intéressant du point de vue de la durabilité de la batterie.
En parlant de batteries, Le BESS d’Abadiano utilise la même technologie LFP que celle que nous avons mentionnée précédemment et qui commence à se répandre dans les voitures électriques plus abordables, et qui se distingue précisément par le fait qu’elle se dégrade très peu, ce qui confère à la station une durée de vie minimale d’au moins une décennie. En fait, le fournisseur est la même entreprise chinoise CATL qui fabrique les cellules utilisées dans un grand nombre de voitures électriques et, parmi celles qui utilisent la technologie LFP, certains modèles Tesla.
L’avantage est que cette station (et beaucoup d’autres stations BESS) a été assemblée par la société espagnole Ingeteam. Étant donné que le monde se dirige à grands pas vers un scénario où la production d’énergie renouvelable représentera la quasi-totalité de la production d’électricité, il est essentiel de se tenir au courant de l’évolution de ces technologies. ouvre la porte à une position de leader lorsque le reste du monde commencera à en avoir besoin.
Un autre aspect intéressant de cette technologie est qu’elle ne sert pas uniquement à stocker l’énergie renouvelable. Les systèmes BESS peuvent également être utilisés pour stabiliser le réseau électrique (en desservant des postes de transformation ou, par exemple, des installations de production d’hydrogène). A titre d’exemple, Iberdrola a le plus grand projet de production d’hydrogène en Europe à Puertollano.et y dispose d’un stockage BESS de ce type (également « conteneurisé » et produit par Ingeteam). avec une capacité d’approvisionnement de secours d’au moins quatre heures (5 MW/20 MWh)..