Systèmes de stockage
Les systèmes de stockage revêtent une importance capitale pour un plus large déploiement des énergies renouvelables à des fins d’alimentation électrique. Ils constituent le complément idéal d’une installation solaire, car la production de celle-ci diffère souvent des besoins en électricité d’un ménage.
Les accumulateurs d’énergie stockent l’énergie excédentaire produite par l’installation photovoltaïque pendant la journée avant de la mettre à disposition de ses consommateurs le soir, la nuit et le matin. Les systèmes de stockage se composent d’une batterie et d’un régulateur de stockage qui régule la charge et la décharge de l’accumulateur.
Comment définir les accumulateurs d’énergie ?
Les accumulateurs d’énergie sont des systèmes qui consomment de l’énergie avant de la mettre à disposition des consommateurs à un moment ultérieur. Ils sont classés en différentes catégories selon leur forme d’énergie. Ainsi, une distinction est établie entre l’énergie électrique, chimique, mécanique, thermique ou électrochimique. Les accumulateurs d’énergie jouent un rôle nettement plus important que celui de simple système de stockage, et ce, à travers leur interconnexion intelligente avec des installations productrices d’énergie décentralisées.
L’illustration dans la colonne de droite propose une vue d’ensemble de la capacité de stockage et de la durée de déstockage des différentes technologies. La durée de déstockage désigne la période pendant laquelle un accumulateur est capable de fournir de l’énergie. Elle se calcule à partir du rapport entre l’énergie déstockable et la puissance de déstockage. La capacité de stockage est exprimée en kilowattheure et indique la quantité d’énergie qu'un accumulateur est capable de recevoir.
Source : Reproduction issue du site des Energieexperten selon Sterner, Stadler, Energiespeicher-Bedarf, Technologien, Integration (Besoins en accumulateurs d’énergie, technologies, intégration), Springer Vieweg, 2014
Comment définir les accumulateurs à batterie ?
Les accumulateurs à batterie ont pour fonction principale de pouvoir utiliser le soir ou la nuit (périodes au rendement moindre ou inexistant) les excédents d’électricité produits pendant la journée. Les accumulateurs les plus fréquemment employés sont des accumulateurs lithium-ion et des accumulateurs au plomb. Au regard d’autres accumulateurs d’énergie (power-to-gas, etc.), les accumulateurs à batterie présentent des capacités de stockage moins importantes. Associés à une installation photovoltaïque, les accumulateurs à batterie peuvent stocker des excédents d’électricité solaire en continu afin de pouvoir ensuite les exploiter à un moment ultérieur de la journée.
Une forte consommation propre est susceptible de présenter certains avantages pour l’exploitation d'une installation photovoltaïque. Un accumulateur à batterie permet d’accroître la part d’électricité solaire autoproduite et autoconsommée. Ainsi, une maison individuelle peut atteindre des parts de consommation propre allant jusqu’à 90 %. Une installation photovoltaïque peut être également complétée par un accumulateur à batterie ultérieurement. Le nombre d’accumulateurs à batterie nouvellement installés a été multiplié par 2.5 en 2021 par rapport à l’année précédente.
Optimisation de la consommation propre avec un système de stockage
Dès qu’une installation solaire produit de l’électricité, celle-ci peut être alors utilisée afin d’être consommée directement. En l’absence d’un système de stockage, les excédents d’électricité solaire sont injectés dans le réseau électrique public moyennant une rétribution. La rétribution de l’électricité solaire est toutefois inférieure aux coûts liés à l’électricité fournie par le réseau public. C’est la raison pour laquelle il est souvent plus rentable de consommer l’électricité autoproduite.
Si l’installation solaire est associée à un système de stockage, alors l’excédent d'électricité solaire produite permet de charger celui-ci jusqu’à ce que la charge de l’accumulateur soit complète. Pendant les heures sans ensoleillement, l’exploitant de l’installation peut ensuite soutirer l’électricité produite à partir de l’accumulateur, et ce, jusqu'à que celui-ci soit vide. Ce n’est qu’à ce moment-là qu’il se met à nouveau à consommer l’électricité du réseau. Selon la taille de l’accumulateur, il est ainsi possible d’augmenter la consommation propre et, par conséquent, le degré d’autosuffisance. Un accumulateur permet d’atteindre des degrés d’autosuffisance allant jusqu’à 90 %. Afin de continuer à accroître la consommation propre, il s’avère judicieux d’intégrer d’autres récepteurs, comme le chauffage et l’eau chaude, qui sont susceptibles de représenter jusqu’à 70 % de la consommation d’énergie des ménages privés.
Graphique Solarmarkt : Charge et décharge d’une batterie stockant de l’électricité solaire
Étant donné que le stockage et la décharge d’électricité solaire dans un accumulateur entraînent toujours des pertes, son rendement est donc toujours inférieur à 100 %. La perte de rendement exacte d’un système de stockage photovoltaïque dépend de plusieurs facteurs d’influence particulièrement variés.
Que signifie le rendement d’un accumulateur ?
Le rendement indique la perte d’énergie qui survient lors de la charge et de la décharge de l’accumulateur. Si le rendement est par exemple de 95 %, la perte d’énergie s’élève à 5 % et doit être compensée par l’électricité du réseau. Un rendement plus important génère donc une utilisation plus efficace de l’électricité solaire.
Quels sont les facteurs qui déterminent le rendement d’un accumulateur à batterie ?
Les pertes de rendement des accumulateurs sont notamment causées par la résistance interne des cellules de batterie lors de la charge et de la décharge des systèmes. La consommation propre de l’accumulateur, à savoir ses besoins en énergie en service et en veille, produit un impact sur le rendement. Par conséquent, il est recommandé aux propriétaires de veiller à une faible consommation propre de l’accumulateur. En effet, plus celle-ci est faible, plus l’électricité solaire sera disponible pour un usage domestique ultérieur. La vitesse de régulation fournit une indication de l’efficacité de l’accumulateur. Elle définit la période nécessaire au passage d’une fourniture d’électricité via le réseau à celle issue de l’accumulateur. D’une manière générale, ce laps de temps doit être le plus bref possible. Une durée comprise entre deux et trois secondes correspond aux meilleures valeurs disponibles sur le marché.
Dans le cas des accumulateurs lithium-ion, la température ambiante produit un impact important sur la puissance. La plage de températures idéale se situe à hauteur de la température d’une pièce, soit entre 18 et 20 °C.
Les pics de charge surviennent souvent dans le cas d’une consommation accrue à certains moments de la journée et sont susceptibles d’alourdir considérablement la facture d’électricité si un tarif dépendant de la puissance est appliqué. L’écrêtement des pics de charge (peak shaving) permet de soulager le réseau de distribution et d’accroître l’efficacité de son utilisation. En outre, ce processus offre la possibilité de réaliser des économies pour développer le réseau.
Les systèmes de stockage permettent de réduire les pics de charge dans le secteur industriel, car l’électricité produite sera ensuite utilisée à d’autres moments.
Comment définir les pics de charge ?
Les pics de charge désignent les périodes de la journée pendant lesquelles la demande d’électricité est la plus forte. Ces situations se produisent notamment en début de soirée lorsque les gens rentrent du travail et allument la lumière, ainsi que leurs appareils.
Comment fonctionne l’écrêtement des pics de charge (peak shaving) ?
L’écrêtement des pics de charge constitue une forme de gestion des charges qui sert à réduire la consommation d’électricité pendant les périodes de charge de pointe. Ce processus permet de faire baisser la demande d’électricité issue du réseau lorsque celle-ci est forte. En outre, l’utilisation de l’énergie stockée, notamment par des batteries, ou l’autoproduction d’électricité peuvent contribuer à atteindre cet objectif.
Les systèmes de stockage contribuent à décaler la fourniture d’énergie vers des périodes pendant lesquelles la puissance totale est plus faible. L’écrêtement des pics de charge est susceptible d’entraîner une réduction du coût total de l’électricité et une diminution des besoins en nouvelles capacités de production tout en constituant un instrument important pour les entreprises d’approvisionnement et pour les consommateurs.
Écrêtement des pics de charge (peak shaving) par le décalage de la fourniture d’énergie vers des périodes de faible puissance totale, source : Institut Fraunhofer IISB
La fonction des systèmes de secours
Dans le cas d’une panne de courant sur le réseau public, un accumulateur doté d’une fonction de secours permet, à titre d’exemple, de prolonger la durée d’éclairage des luminaires. Les accumulateurs fonctionnent avec un dispositif de séparation du réseau distinct qui coupe automatiquement un bâtiment du réseau public et continue de fournir le courant déjà chargé si une défaillance venait à se produire. Si le réseau public fournit à nouveau de l’électricité, le dispositif de séparation du réseau reconnecte automatiquement le bâtiment au réseau.
Sélection issue de notre gamme de systèmes de stockage
La page de notre shop consacrée aux systèmes de stockage propose les solutions de stockage les plus diverses qui sont fournies par des fabricants éprouvés et qui se prêtent particulièrement bien aux conditions du marché photovoltaïque suisse.
sonnen
La société sonnen GmbH a été créée en Allemagne en 2010. Elle est le numéro un du marché des accumulateurs intelligents. L’entreprise a été choisie par le Massachusetts Institute of Technology pour figurer sur la liste des 50 entreprises les plus innovantes au monde. Avec sa sonnenBatterie, sonnen produit un accumulateur intelligent à la pointe de la technologie qui présente une longévité importante.
BYD
La société BYD Company Limited est le premier fabricant d’accumulateurs rechargeables au monde, ainsi que le premier constructeur automobile de Chine. Dans ce dernier domaine, l’entreprise met principalement l’accent sur les véhicules électriques. En seulement cinq ans, elle est devenue le plus grand fabricant de batteries rechargeables au monde.
Huawei
La société HUAWEI est l’une des plus grandes entreprises au monde dans le domaine des technologies de l’information et de la communication. Depuis 2013, HUAWEI fabrique des onduleurs et est devenue l’une des entreprises au volume de ventes le plus important dans ce secteur. En 2020, HUAWEI a présenté sa solution de stockage Luna2000 pour la toute première fois.
sonnenBatterie
Battery-Box Premium
Luna2000
La sonnenBatterie 10 performance est le produit phare de l’entreprise sonnen. Le pouvoir d’innovation et l’expérience accumulée au cours de ces dix dernières années ont permis de concevoir cette batterie. Les puissances du système de stockage triphasé à couplage AC peuvent s’étendre de 11 à 495 kWh et de 7 à 72 kW. L’entreprise sonnen vous offre une garantie de dix ans ou de 10 000 cycles de charge sur tous les composants.
La Battery-Box Premium de BYD suit le principe d’une structure modulaire. Celle-ci permet d’augmenter le nombre d’accumulateurs à batterie en toute simplicité. Les différents modules qui proposent dans les 2.5 kWh de capacité selon les modèles sont superposés et ainsi réunis pour former un seul module de stockage. Le système permet de monter en parallèle plusieurs tours de stockage d’une capacité allant jusqu’à 66 kWh.
La solution Luna2000 de HUAWEI est une batterie à haute tension intelligente. Sa structure modulaire permet de réaliser des systèmes de 5 à 30 kWh. Elle peut être élargie à tout moment étant donné que chaque module de batterie de 5 kWh contient un système BMS, vous offrant ainsi une grande flexibilité et la possibilité d’adapter à tout moment le système aux exigences souhaitées. Cet équipement innovant est conçu pour être parfaitement sûr. Cette batterie peut être également associée à l’ensemble des onduleurs Huawei disponibles dans notre shop.
Notre webshop vous propose également de nombreuses autres solutions de stockage :
Accumulateur commercial de VARTA
Le système de stockage VARTA flex storage constitue la solution optimale pour le stockage d’électricité dans des bâtiments commerciaux. La structure modulaire de l’accumulateur permet de personnaliser et d’adapter la puissance, la capacité et la fonctionnalité en fonction des différentes exigences. Ce système propose des capacités de stockage comprises entre 75 et 750 kWh. Il est optimisé pour diverses applications dans le secteur commercial, et ce, de l’augmentation de la consommation propre à la capacité d’alimentation de secours sans oublier l’écrêtement des pics de charge.
Le système de stockage peut être également utilisé dans un cadre privé si nécessaire. Dans le cas de ce projet de référence à Spiez, un accumulateur VARTA flex storage doté d’une capacité de 225 kWh et d’une fonction de courant de secours photovoltaïque a été installé dans une maison individuelle.
VARTA flex storage E
Le niveau d’amortissement des installations solaires équipées d’un accumulateur est un sujet qui prête à de nombreuses discussions. La question de la rentabilité des systèmes de stockage, quant à elle, dépend toujours des conditions-cadres de chaque installation. Si celles-ci sont réunies, les systèmes de stockage constituent alors une acquisition rentable.
Rentabilité des accumulateurs à batterie dans le domaine du photovoltaïque
Considéré de manière isolée, le prix de vente d’un accumulateur à batterie ne fournit que peu d’informations sur la rentabilité d’un système de stockage. Il convient plutôt de choisir le prix par kilowattheure stocké comme grandeur de référence à ce propos. Ainsi, les coûts d’investissement sont divisés par la quantité d’énergie stockable dans la pratique (capacité nominale multipliée par le nombre de cycles complets compte tenu de la profondeur de décharge et du rendement du système) afin de pouvoir calculer le prix par kilowattheure stocké. Par conséquent, la rentabilité d’un système de stockage dépend fortement des conditions-cadres. À l’heure actuelle, il existe quelques voix en Suisse qui tablent sur une limite de rentabilité de 1300 CHF par kilowattheure.
Si le prix de l’électricité est élevé et si la rétribution par les entreprises électriques est faible, une augmentation de la consommation propre d’électricité (et ce, précisément dans le cas des prix actuellement très hauts pratiqués sur le marché) permet de réaliser des économies et d’amortir plus rapidement le coût d’un accumulateur. En outre, un accumulateur constitue une opportunité intéressante pour se prémunir contre la hausse des prix de l’énergie et pour accroître la rentabilité de l’installation photovoltaïque.