Stockage d’électricité intelligent : quelles solutions ?

Stockage d’électricité intelligent : quelles solutions ?

Le stockage d’électricité intelligent est un moyen de gestion efficace de la production et de la distribution d’énergie. C’est une combinaison de la technologie numérique et de l’électricité pour stabiliser et maitriser les fluctuations de production des sources d’énergie vertes. Voici un tour d’horizon sur les solutions de stockage d’électricité intelligent.

Tout savoir sur le stockage d’électricité intelligent

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Énergie solaire photovoltaïque, éolienne hydraulique ou encore géothermique, les sources d’énergie renouvelables ont connu un essor considérable ces dernières décennies. Cette notoriété est liée à la prise de conscience sur le réchauffement climatique et d’autres enjeux environnementaux. Cependant, bien qu’elles soient avantageuses, les sources d’énergies renouvelables sont instables et intermittentes.
La stabilisation et la maitrise des fluctuations de la production d’énergie verte sont à ce jour un défi technique de taille pour les industries de distribution d’énergie. En effet, l’intermittence de cette production peut perturber le niveau de tension sur le réseau et présente des risques importants pour les équipements raccordés à ce réseau. Afin d’optimiser l’exploitation et la consommation de l’énergie renouvelable, des solutions de stockage d’électricité intelligente sont intégrées dans le réseau de production et de distribution afin de garantir un approvisionnement stable en électricité de la part des fournisseurs historiques et alternatifs pour les professionnels et particuliers.

Qu’est-ce qu’un stockage d’électricité intelligent ?

Un stockage d’électricité intelligent est un dispositif intégré dans le réseau de distribution pour assurer une gestion intelligente de l’approvisionnement en électricité. Composé d’un dispositif de stockage d’énergie renouvelable et d’un logiciel de pilotage intelligent, il favorise le développement de l’énergie renouvelable.

Quelle technologie ?

Pour assurer la stabilité de la production des sources d’énergie renouvelable intermittentes, les dispositifs de stockage sont associés à un logiciel de pilotage appelé smart-grid. Ainsi, le réseau de distribution est géré de façon intelligente pour une fourniture ponctuelle et invariable de l’électricité. Pour assurer la gestion intelligente de la distribution et de la consommation, plusieurs équipements sont intégrés au site de production :
* Un logiciel de localisation pour détecter les failles ;
* Un capteur : pour anticiper les variations climatiques et adapter la fonctionnalité des dispositifs ;
* Une télégestion : pour permettre un pilotage à distance.

Trouvez plus d’informations concernant le smart grid

Comment fonctionne le stockage d’énergie intelligent ?

Le stockage d’énergie intelligent consiste à mettre en réserve le surplus d’énergie produit pendant une période où les conditions météorologiques sont optimales pour le réinjecter dans le réseau en vue de compenser les manques et de lisser les irrégularités. La mise en place d’un tel dispositif est effectué dans le but de :
* Collecter des données sur le réseau de distribution ;
* Suivre en temps réel l’état du réseau et des flux d’énergie acheminés ;
* Localiser les failles de la production ;
* Anticiper les variations de production ;
* Mettre en place un système de distribution stable.

Quels sont les différents types de stockage d’énergie ?

On recense quatre grandes catégories de stockage d’énergie. Il s’agit du stockage mécanique, électrochimique, électromagnétique et du stockage thermique.

Le stockage électrique mécanique

Le stockage électrique mécanique se définit par un ensemble de procédés aussi différents les uns que les autres. Les principales technologies qui caractérisent ce type de stockage d’énergie sont :

Les stations de pompage

Comme leur nom l’indique, les stations de pompage sont équipées d’un mécanisme de pompage servant à acheminer l’eau du bassin inférieur en direction du bassin supérieur durant les heures creuses. À noter que pendant les heures pleines, le fonctionnement de ces stations est similaire à celui d’une centrale hydroélectrique classique. Elles fonctionnent grâce à un système de gravitation et sont constituées de 2 retenues d’eau jointes par des canalisations.
Il est important de mettre en évidence deux types de pompe : les stations de pompage d’apports et les stations de transfert d’énergie par pompage (STEP). Les premières assurent le remontage d’eau en provenance des apports gravitaires et des apports de la station tandis que les deuxièmes servent à réaliser un pompage mixte ou pur.

Le système de stockage d’énergie par air comprimé

Ces machines sont utilisées pour stocker de l’air au sein de cavités souterraines via un compresseur. Connues sous le nom de Compressed Air Energi Storage (CAES), ces installations délivrent une puissance phénoménale. Le principe de fonctionnement est la suivante : la machine puise l’électricité à bas coût en période de faible consommation.

Le stockage inertiel

Les appareils de stockage inertiel ont initialement servi pour l’équilibrage des machines à vapeur. Actuellement, ils permettent d’emmagasiner de l’énergie de façon temporaire. À titre d’information, un volant d’inertie est formé d’un anneau ou d’un tube en fibre de carbone actionnée par un moteur électrique. L’énergie accumulée est si forte qu’elle arrive à faire tourner la masse à une vitesse fulgurante en seulement quelques minutes. Lorsqu’elle est lancée, la masse continue à fonctionner, même si elle n’est alimentée par aucune source d’énergie.
Extrêmement durables, les systèmes de stockage d’énergie par volant d’inertie peuvent conserver une quantité importante de variations de puissance sur de nombreux cycles. Néanmoins, leur autonomie est assez moyenne à cause des phénomènes d’autodécharge. De ce fait, ces machines sont essentiellement utilisées dans le secteur de l’optimisation énergétique.

Le stockage électrochimique

Trois grandes sous-catégories viennent compléter le système de stockage électrochimique : le stockage d’électricité à l’hydrogène, les batteries électrochimiques et les batteries à circulation.

Le stockage d’énergie à hydrogène

Ce procédé sert à décomposer l’eau en oxygène et en hydrogène grâce à un électrolyseur intermittent. L’hydrogène fait ensuite l’objet d’une compression, d’une liquéfaction et d’un stockage sous forme d’hydrure métallique.
Ce système présente plusieurs avantages. L’hydrogène est plus facilement stocké et transporté, que ce soit sous forme liquide ou gazeuse. Il est également important de mettre en évidence que les électrolyseurs et les piles à combustion améliorent la rentabilité économique de la machine.

Le stockage d’électricité avec les batteries électrochimiques

Les batteries électrochimiques se déclinent dans divers modèles : nickel-cadmium, nickel-hydrure métallique, chlorure de sodium, lithium-air, nickel-hydrure métallique, etc. Elles résultent de l’empilement de disques constitués de plusieurs éléments chimiques. Ce mécanisme sert à fournir la puissance et la capacité en fonction des usages. L’intérêt de
cette technologie réside dans sa réactivité.

Les batteries à circulation

Deux électrolytes liquides contenant des ions métalliques assurent le fonctionnement des batteries à circulation. Ce sont les charges passant à travers les électrodes qui génèrent ou absorbent de l’électricité.
La puissance délivrée ou stockée est proportionnelle à la taille de la membrane d’échange, des électrodes et du volume des électrolytes.

Le système de stockage électromagnétique

Contrairement aux batteries à circulation, le système de stockage électromagnétique ne fonctionne pas par réaction d’oxydo-réduction. L’interface située en milieu des charges revêt le rôle d’un diélectrique. La fusion d’un support conducteur élevé et d’une épaisseur de diélectrique très faible est une solution pour obtenir des valeurs de capacité étonnamment élevées en comparaison aux condensateurs classiques.

Le stockage thermique

Les équipements de stockage thermique tiennent une place importante dans le secteur industriel, tertiaire et résidentiel (avec l’entrée en scène des ballons d’eau chaude sanitaires). Cela s’explique par le fait que ces installations sont un parfait mélange de puissance et d’économie.

Le stockage d’énergie chez les particuliers

Grâce à la vitesse à laquelle la technologie évolue, une multitude de systèmes de stockage d’énergie pour particuliers voient le jour. En ce moment, deux équipements font leur entrée dans la majorité des ménages : les panneaux solaires et les batteries domestiques. La mise en marche et l’autonomie de ces deux systèmes reposent sur les caractéristiques des batteries lithium-ion qui y sont posées. Pour faire fonctionner un panneau solaire de 3 à 4 kW, il faut prévoir une batterie d’une capacité de 2 à 4.5 kW. En Europe, les deux géants de la production des batteries domestiques sont Powerwall et Tesla. Note importante : il est impératif de coupler une batterie avec un onduleur afin de convertir le courant continu en courant alternatif.

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