Avec l’augmentation de la part d’énergies renouvelables dans le mix énergétique et l’électrification de plus en plus importante, les batteries ont un rôle stratégique à jouer dans le cadre de la transition énergétique.
Quel est concrètement leur apport, et en quoi peuvent-elles représenter une opportunité pour les entreprises et les industries ?
Les batteries, un allié essentiel à l’intégration des énergies renouvelables
L’une des grandes limites des énergies renouvelables est leur intermittence : l’intensité du rayonnement du soleil et la puissance du vent ne sont pas constants.
De même, les besoins énergétiques ne sont pas nécessairement synchronisés avec la production. C’est ici que les batteries interviennent : elles permettent de stocker l’électricité produite pour la consommer plus tard, lorsque la production est insuffisante et/ou la demande plus importante.
Quel intérêt pour les entreprises ?
A l’échelle locale : optimiser l’autoconsommation.
De plus en plus d’entreprises investissent dans des installations photovoltaïques. Le couplage d’une batterie à une installation photovoltaïque permet :
- D’améliorer l’autoconsommation : l’énergie produite localement par les panneaux PV et non consommée par les activités de l’entreprise peut être stockée et utilisée ultérieurement ;
- De réduire les pics de puissance et les pénalités tarifaires appliquées par le gestionnaire de réseau de distribution associé ;
- De réduire les pertes liées aux tarifs d’injection négatifs de la production PV en stockant la production au lieu de l’injecter dans le réseau à perte;
A l’échelle du réseau : participer à l’équilibrage.
A ce niveau, les batteries peuvent également jouer un rôle concret et participer à l’équilibrage du réseau :
- Stabilisation de la fréquence : participation à la réserve de flexibilité via les services auxiliaires mis en place par Elia (le gestionnaire de réseau de transport) pour maintenir la fréquence de 50 Hz sur le réseau. Elia rémunère le gestionnaire opérationnel de la batterie pour la puissance mise à disposition afin d’équilibrer la fréquence.
- Marché de déséquilibre (imbalance market) : Il vise à maintenir l’équilibre entre la production et la consommation d’électricité en temps réel. Chaque BRP (Balance responsible party) est responsable des écarts entre les prévisions et ce qui est réellement injecté ou consommé. Un prix de déséquilibre est appliqué lorsque l’équilibre n’est pas respecté. Les batteries peuvent corriger ces écarts et générer des revenus en participant à ce marché.
Autres possibilités d’utilisation :
- Générer des revenus/économies en tirant profit des prix du marché : recharger la batterie lorsque les prix sont bas et injecter et/ou consommer lorsque les prix de l’énergie sont hauts.
Composants d’une batterie
Différents éléments interviennent dans le fonctionnement d’une batterie :
- Les batteries constituées de cellules électrochimiques (Lithium-ion, Lithium-Fer-Phosphate, Nickel-Manganèse-Cobalt, etc.) ;
- Un système de gestion (EMS – Energy Management system) qui contrôle les charges/décharges des batteries et permet la participation aux différents services précités ;
- Un onduleur pour convertir la tension en courant DC des batteries à la tension du réseau en courant AC ;
- Des protections mécaniques et thermiques : container, circuit de refroidissement, ventilation, etc.
Impact environnemental des batteries et des métaux rares
Si les batteries représentent un pilier de la transition énergétique, elles posent également des questions au niveau environnemental et social. Pour assurer leur fonctionnement, les batteries sont constituées d’éléments chimiques pour assurer la circulation d’électrons entre la cathode et l’anode. Il existe différentes technologies de batterie, et les matières utilisées le sont également, de même que les enjeux liés à ces matières premières. Il est important d’en tenir compte dans le choix de la technologie à privilégier.
Il est primordial de réfléchir à la technologie de batterie et de privilégier les batteries les moins impactantes. Dans ce contexte, les batteries au Lithium-Fer-Phosphate (LiFePo4) tirent leur épingle du jeu. Il s’agit d’une variante des batteries lithium-ion qui utilisent du phosphate de fer comme matériau pour la cathode. Elles ont l’avantage de ne pas contenir de cobalt ni nickel avec une réduction de l’empreinte sociale et des tensions géopolitiques.
Les ressources sont et la recyclabilité est simplifiée car elles contiennent moins de métaux lourds toxiques.
Parallèlement, ces batteries ont l’avantage d’être plus stable à la chaleur (limite le risque d’incendie) et ont une longévité plus importante (entre 2000 et 6000 cycles) sans perte importante de performance.
Batteries Sodium-ion
Les batteries au sodium sont une alternative prometteuse. Elles utilisent le sodium, un élément abondant, bon marché et facilement accessible partout dans le monde, contrairement aux autres technologies précitées. Moins performantes en densité énergétique (120 – 160 Wh/kg contre 150 à 200 Wh/kg pour des batteries LiFePO4), elles sont toutefois bien adaptées au stockage stationnaire.
Leur empreinte environnementale est réduite car elles nécessitent moins de matériaux critiques. Le développement industriel est en cours et cela en fait une solution à fort potentiel pour un stockage plus durable et équitable. Le choix de la technologie sera donc différent selon l’usage envisagé. Les technologies à haute densité énergétique comme le lithium-ion (jusque 350 Wh/kg) seront privilégiées pour les batteries transportables comme la téléphonie ou encore la mobilité électrique.
Une opportunité économique ?
Installer une batterie représente un investissement initial non négligeable (environ 300 €/kWh de stockage), mais les études économiques montrent que la rentabilité est atteignable voire attractive selon les sources de valorisation : amélioration de l’autoconsommation, baisse de coûts liés à la puissance appelée, revenus issus des marchés de services au réseau, trading sur les marchés de l’énergie.
De plus, des solutions de financement existent comme le leasing ou le recours à un tiers-investisseur. Dans ce cas de figure, ce dernier se charge de financer l’installation, gère son exploitation et sa valorisation et rétribue financièrement l’entreprise ou reverse une partie des bénéfices en contrepartie.
Les avantages liés à ce mécanisme de tiers-investissement sont l’absence d’investissement et de contraintes opérationnelles et la génération de revenus de manière passive.
WattElse vous accompagne
Chez WattElse, nous sommes convaincus que le stockage est un levier stratégique pour la décarbonation et la transition énergétique des entreprises. Nous aidons les entreprises à évaluer la pertinence d’un système de stockage, à identifier les bons modèles économiques (avec ou sans investissement), à mettre en œuvre une solution adaptée, à gérer l’intégration technique et administrative et servir de relai pour connecter aux bons partenaires (opérateur, investisseurs, installateurs).
WattElse a également créé WattElse Impact, une filiale dédiée à :
- Analyser avec vous la pertinence économique de l’intégration d’une batterie dans votre entreprise ;
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