Différents types de systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS)

Alors que le monde évolue vers des solutions énergétiques plus propres et renouvelables, les systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS) deviennent partie intégrante du paysage énergétique. Les BESS nous permettent de stocker l'excédent d'énergie pour une utilisation ultérieure, de stabiliser le réseau et d'améliorer l'efficacité des sources d'énergie renouvelables comme le solaire et l'éolien. Que vous soyez un propriétaire envisageant l'intégration de panneaux solaires, une entreprise cherchant à réduire ses coûts énergétiques ou un fournisseur à l'échelle des services publics, il est essentiel de comprendre les différents types de BESS et leur fonctionnement.

Cet article détaille les types de systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS), fournit une comparaison des technologies clés et offre des conseils pratiques sur la façon de choisir le système adapté à vos besoins.

Que sont les systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS) ?

Systèmes de stockage d'énergie par batterieLes systèmes BESS sont des dispositifs qui stockent l'énergie sous forme chimique et la libèrent en cas de besoin. Ces systèmes peuvent atténuer les fluctuations de la production d'énergie renouvelable, réduire la dépendance au réseau et améliorer la sécurité énergétique. Les systèmes BESS peuvent être utilisés à différentes échelles, des petits systèmes résidentiels aux grands projets de stockage à l'échelle du réseau.

Lors du choix des types de systèmes de stockage d’énergie par batterie, il est essentiel de prendre en compte des facteurs tels que la capacité énergétique, la durée de vie du cycle, le coût et l’impact environnemental. À mesure que la technologie progresse, les choix en matière de BESS se sont élargis, ce qui permet de répondre plus efficacement à des besoins énergétiques spécifiques.

Types de batteries (y compris les compositions chimiques) pour le stockage de l'énergie

Les types de systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS) sont principalement déterminés par les compositions chimiques des batteries utilisées. Ci-dessous, nous examinons les compositions chimiques les plus courantes et les plus émergentes du secteur :

Batteries au lithium-ion (Li-Ion)

Les batteries lithium-ion sont le type de BESS le plus utilisé, en particulier pour les applications résidentielles comme Tesla Powerwall. Elles offrent une densité énergétique élevée, une longue durée de vie (jusqu'à 20 ans) et des temps de charge/décharge rapides.

Avantages :Haute efficacité, longue durée de vie, évolutif pour les applications résidentielles et commerciales.

Inconvénients :Coût initial plus élevé, sensible aux températures extrêmes.

Sous-types de batteries lithium-ion :

Les batteries lithium-ion existent en différents types, chacun avec des caractéristiques uniques :

• Phosphate de fer et de lithium (LFP) :Connu pour être plus sûr et avoir une durée de vie plus longue, mais une densité énergétique légèrement inférieure.
• Oxyde de lithium-nickel-manganèse-cobalt (NMC) : Offre une densité énergétique plus élevée et une meilleure efficacité, mais est généralement plus cher.

Ces sous-types permettent aux utilisateurs de choisir la meilleure batterie pour leurs besoins, que ce soit pour une meilleure sécurité, une durée de vie plus longue ou une production d'énergie plus élevée.

Batteries au plomb-acide (PbA)

L'un des plus anciens types de batteries rechargeables, les batteries au plomb-acide sont encore largement utilisées dans des applications telles que les systèmes d'alimentation hors réseau et les alimentations de secours (UPS). Elles sont moins chères que les batteries lithium-ion, mais ont une durée de vie plus courte et une densité énergétique plus faible.

Avantages :Faible coût, largement disponible, recyclable.

Inconvénients : Durée de vie plus courte (5 à 10 ans), moins efficace, temps de charge plus lents.

Batteries à flux

Les batteries à flux utilisent des électrolytes liquides pour stocker l'énergie. Cela les rend hautement évolutives et capables de stockage de longue durée. La batterie à flux redox au vanadium (VRFB) est l'un des types les plus populaires pour le stockage à l'échelle du réseau.

Avantages :Longue durée de vie (jusqu'à 25 ans), évolutif, plus sûr avec des électrolytes non inflammables.

Inconvénients :Densité énergétique plus faible, coût initial plus élevé.

Piles au sodium-ion

Les batteries sodium-ion apparaissent comme une alternative aux batteries lithium-ion, notamment dans les régions où le sodium est plus abondant et plus rentable. Elles sont mieux adaptées aux environnements à haute température et offrent des avantages en matière de sécurité.

Avantages : Plus sûr, respectueux de l'environnement et rentable.

Inconvénients : Encore en début de développement, densité énergétique inférieure à celle du lithium-ion.

Batteries à semi-conducteurs

Les batteries à semi-conducteurs sont considérées comme la prochaine frontière de la technologie des batteries. Elles remplacent l'électrolyte liquide par un matériau solide, offrant une densité énergétique, une sécurité et une vitesse de charge améliorées.

Avantages : Densité énergétique plus élevée, charge plus rapide, plus de sécurité.

Inconvénients : Encore en phase de développement, coût de production élevé.

Piles Zinc-Air

Les batteries zinc-air utilisent l'oxygène de l'air pour réagir avec le zinc de la batterie, produisant ainsi de l'électricité. Ces batteries deviennent de plus en plus populaires en raison de leur densité énergétique élevée et de leurs caractéristiques respectueuses de l'environnement.

Avantages : Densité énergétique élevée (meilleure que de nombreuses batteries traditionnelles), impact environnemental réduit (fabriquée à partir de matériaux abondants).

Inconvénients :Durée de vie limitée, fabrication coûteuse.

Applications :Généralement utilisé pour des applications de niche telles que les systèmes d'alimentation de secours et les solutions de stockage d'énergie à petite échelle.

Piles au nickel-cadmium (NiCd)

Les batteries au nickel-cadmium (NiCd) sont réputées pour leur robustesse et leur fiabilité. Elles fonctionnent bien à des températures extrêmes et ont une longue durée de vie, ce qui les rend idéales pour certaines applications industrielles et hors réseau.

Avantages : Excellentes performances à des températures extrêmes, longue durée de vie et cycle de vie.

Inconvénients : Préoccupations environnementales dues à la nature toxique du cadmium et à sa densité énergétique inférieure à celle du lithium-ion.

Applications :Souvent utilisé dans les systèmes d'alimentation de secours, les environnements industriels et les emplacements éloignés hors réseau.

Batteries au sodium-soufre (NaS)

Les batteries sodium-soufre (NaS) sont des batteries haute température qui fonctionnent à environ 300 °C (572 °F). Ces batteries offrent une densité énergétique élevée et sont principalement utilisées pour des applications à grande échelle, telles que le stockage sur réseau et l'équilibrage de charge.

Avantages :Densité énergétique élevée, bien adaptée au stockage d'énergie à grande échelle.

Inconvénients : Nécessite des systèmes de chauffage spéciaux pour maintenir la température de fonctionnement, durée de vie limitée par rapport au lithium-ion.

Applications : Principalement utilisé pour le stockage d'énergie à grande échelle et l'équilibrage des charges électriques sur le réseau.

Facteurs à prendre en compte lors du choix d'un BESS

Le choix du bon système de stockage d’énergie par batterie nécessite un équilibre entre plusieurs facteurs. Voici ce que vous devez prendre en compte :

Besoins et capacités énergétiques

Vous avez besoin d'un système de stockage d'énergie à partir de panneaux solaires pour votre maison ou vous gérez les fluctuations du réseau pour une entreprise de services publics ? Déterminez la capacité de stockage (kWh) et la puissance de sortie (kW) nécessaires à votre application.

Cycle de vie

La durée de vie d'une batterie indique le nombre de fois que la batterie peut être chargée et déchargée avant de commencer à perdre ses performances. Par exemple, les batteries lithium-ion durent environ 5 000 cycles, tandis que les batteries à flux peuvent durer jusqu'à 20 000 cycles.

Coût et budget

Le coût d'un BESS dépend de la technologie, les batteries lithium-ion étant les plus chères, suivies des batteries à flux et des batteries sodium-ion. Cependant, plusieurs incitations financières et remises sont disponibles pour aider à réduire ces coûts initiaux, en particulier pour les propriétaires qui installent des systèmes de stockage d'énergie solaire.

Par exemple, La loi sur la réduction de l'inflation (IRA) offre désormais un crédit d'impôt de 30 % pour les batteries et les systèmes de stockage d'énergie, une augmentation significative par rapport aux 26 % précédents.Ce crédit d'impôt s'applique également si vous équipez vos panneaux solaires existants d'une solution de stockage sur batterie, ce qui permet aux propriétaires de procéder plus facilement à une mise à niveau.

Outre les incitations fédérales, les programmes locaux offrent également des avantages financiers. Par exemple, en Californie, Le programme de réduction de charge d'urgence de PG&E permet aux propriétaires de gagner de l'argent en stockant de l'électricité dans leurs batteries, ce qui contribue à réduire la demande du réseau pendant les heures de pointe.De même, à Long Island, dans l'État de New York, PSEG propose des remises sur les systèmes de stockage sur batterie dans le cadre de son programme de récompenses pour le stockage sur batterie. Ces initiatives contribuent à réduire les obstacles financiers à l'adoption du stockage d'énergie tout en contribuant à un réseau énergétique plus durable.

Impact environnemental

Prenez en compte l'empreinte environnementale de la technologie des batteries. Par exemple, les batteries lithium-ion ont une empreinte carbone plus élevée que les batteries plomb-acide ou sodium-ion. De plus, les technologies de recyclage s'améliorent, mais l'élimination des batteries reste un défi.

Conseils et recommandations pratiques

Choisir le BESS adapté à vos besoins peut être une tâche difficile, mais voici une liste de contrôle pour guider votre décision :

• Évaluez vos besoins énergétiques : Quelle quantité d'énergie devez-vous stocker et pendant combien de temps ? Cela vous aidera à déterminer la taille du système dont vous avez besoin.
• Évaluer l'espace disponible : Tenez compte de l'espace disponible pour le stockage de votre batterie. Des systèmes comme ACE Battery offrent des conceptions compactes qui sont idéales pour les installations résidentielles avec un espace limité.
• Tenez compte du budget : Quel est votre budget et quelles sont les incitations financières disponibles ? N'oubliez pas de vérifier les rabais et les incitations fiscales locaux pour réduire les coûts initiaux.
• Facteur d'évolutivité :Le système peut-il être étendu si vos besoins énergétiques augmentent ? De nombreux systèmes, dont ACE Battery, sont modulaires, ce qui vous permet de les adapter facilement à mesure que vos besoins énergétiques augmentent.
• Donner la priorité à la sécurité : Choisissez des systèmes dotés de fonctions de sécurité intégrées, en particulier pour les applications résidentielles. ACE Battery, par exemple, comprend des systèmes de gestion thermique avancés pour garantir un fonctionnement sûr.

En utilisant cette liste de contrôle et en considérant Systèmes de stockage d'énergie par batterie domestiquecomme ACE Battery, vous serez en mesure de faire un choix éclairé qui correspond à la fois à vos besoins énergétiques et à votre budget.

Conclusion

Les systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS) sont essentiels pour améliorer l'efficacité énergétique, favoriser l'intégration des énergies renouvelables et contribuer à un avenir énergétique plus durable. En comprenant les différents types de batteries, leurs avantages et les facteurs à prendre en compte lors du choix d'un système, vous pouvez prendre une décision éclairée adaptée à vos besoins énergétiques spécifiques.

À mesure que les technologies continuent d'évoluer, de nouvelles solutions telles que les batteries à semi-conducteurs et les batteries sodium-ion promettent de repousser les limites du possible en matière de stockage d'énergie. Avec le bon BESS, que ce soit pour les applications domestiques, commerciales ou de réseau à grande échelle, nous pouvons évoluer vers un avenir énergétique plus propre et plus intelligent.