Lorsque vous vous renseignez sur les énergies renouvelables, vous rencontrez souvent le terme "ESS". Qu'est-ce que cela signifie ? Cet article vous fournira une explication détaillée et des principes dans un langage simple.
Que signifie "ESS" dans le domaine de l'énergie ?
Dans le secteur de l'énergie, ESS est l'acronyme de "Système de stockage d'énergie" Il s'agit d'une méthode permettant de stocker temporairement de l'énergie selon une approche spécifique et de la restituer en cas de besoin. Elle est souvent utilisée dans le domaine des énergies renouvelables. Qu'il s'agisse d'hydroélectricité, d'énergie solaire, d'énergie éolienne, d'énergie marémotrice, etc., l'électricité générée par ces forces naturelles est vaste et continue. Pour éviter que l'énergie produite ne soit gaspillée, l'ESS est construit pour maximiser l'utilisation de l'énergie.
L'ESS est également utilisé pour le stockage de l'énergie dans les secteurs commercial et industriel afin d'éviter les surcharges lors des pics de demande d'électricité et de réduire les coûts. Certaines entreprises choisissent de construire un système ESS pour stocker l'électricité lorsque les prix du réseau sont bas et la restituer lorsque les prix sont élevés, ce qui permet de réduire les coûts.
En fait, le stockage de l'énergie n'est pas l'apanage des grands projets. Grâce aux améliorations technologiques apportées aux batteries au lithium ces dernières années, de nombreuses batteries domestiques de stockage d'énergie sont apparues sur le marché, permettant aux gens de stocker l'énergie solaire et de l'utiliser par temps nuageux ou pendant la nuit.
Comment fonctionne le SSE
Le principe de base d'un SSE est de convertir et de stocker l'énergie obtenue, puis de la restituer en cas de besoin. Grâce à un convertisseur, l'énergie électrique est convertie en une forme adaptée au stockage, généralement en énergie électrique stockée dans des batteries lithium-ion.
Composantes du SSE
L'ESS se compose généralement de plusieurs éléments clés, chacun jouant un rôle essentiel dans la fonctionnalité globale du système :
Dispositif de stockage d'énergie :
Le dispositif de stockage de l'énergie est l'élément central de l'ESS, utilisé pour stocker l'énergie.
Système de conversion de puissance (PCS) :
Le système de conversion de l'énergie est responsable de la conversion de l'énergie pendant le stockage et la libération de l'énergie. Il comprend des onduleurs (qui convertissent le courant continu en courant alternatif) et des redresseurs (qui convertissent le courant alternatif en courant continu).
Système de gestion de la batterie (BMS) :
Pour les systèmes à base de batterie, le système de gestion de la batterie est un composant essentiel. Le BMS surveille et gère la tension, le courant, la température et l'état de charge du bloc-batterie afin de garantir un fonctionnement sûr de la batterie, en évitant les surcharges, les décharges excessives et les surchauffes. Le système de gestion de la batterie peut également équilibrer la tension entre les cellules de la batterie afin d'en prolonger la durée de vie.
Système de gestion de l'énergie (EMS) :
Le système de gestion de l'énergie est utilisé pour optimiser le fonctionnement de l'ensemble du système. Le système de gestion de l'énergie surveille l'entrée et la sortie de l'énergie, gère les temps de charge et de décharge du dispositif de stockage de l'énergie et veille à ce que le système puisse maximiser l'utilisation de l'énergie stockée en fonction de la demande de la charge et des fluctuations du prix de l'électricité.
Système de refroidissement :
Le système de refroidissement est utilisé pour maintenir la stabilité de la température du dispositif de stockage de l'énergie, en particulier dans les systèmes de stockage de l'énergie par batterie ou mécanique. La gestion de la température est essentielle pour prolonger la durée de vie du système et garantir un fonctionnement sûr. Les systèmes de refroidissement par liquide ou par air sont couramment utilisés.
Dispositifs de protection :
Les dispositifs de protection comprennent les disjoncteurs, les fusibles, les isolateurs et les dispositifs de mise à la terre. Ces dispositifs sont utilisés pour protéger le système contre les surcharges, les courts-circuits, les fluctuations de tension et d'autres défauts électriques, afin que le système puisse s'arrêter en toute sécurité en cas de conditions anormales.
Système de surveillance et de contrôle :
Ce système offre des fonctions de contrôle et de surveillance des données en temps réel. Il peut surveiller l'état de l'ESS, comme le niveau de charge de la batterie, la température et la puissance de sortie, à distance ou localement.
Système de communication :
Le système de communication est utilisé pour connecter le système à des systèmes de contrôle externes ou au réseau. Il permet l'échange de données entre l'EMS, le BMS et d'autres systèmes de contrôle.
Quels sont les types de SSE ?
Sur la base des principes du convertisseur, les SSE peuvent être divisés en plusieurs branches. Ensuite, je présenterai quelques types utilisés dans la vie réelle et leurs avantages et inconvénients respectifs :
Batterie ESS (BESS)
Principe : Les systèmes de stockage d'énergie par batterie stockent l'énergie électrique sous forme chimique dans une batterie. Les types les plus courants sont les batteries lithium-ion, dans lesquelles les ions lithium se déplacent entre l'anode et la cathode pendant les cycles de charge et de décharge. D'autres types comprennent les batteries à flux, qui stockent l'énergie dans des électrolytes liquides.
Avantages : Densité énergétique élevée et longue durée de vie ; efficacité élevée de la charge et de la décharge ; conception modulaire permettant un dimensionnement en fonction des besoins.
Inconvénients : Coût initial élevé ; la durée de vie de la batterie est affectée par les conditions environnementales.
Cas d'utilisation : Projet commercial de batterie de stockage d'énergie solaire de PKNERGY.
Stockage de l'énergie thermique
Principe : Les systèmes de stockage d'énergie thermique (TES) stockent l'énergie sous forme de chaleur ou de froid, qui peut ensuite être utilisée pour produire de l'électricité ou pour chauffer/refroidir. L'eau, la glace ou les sels fondus sont des matériaux couramment utilisés pour le stockage de l'énergie thermique. Ces systèmes fonctionnent souvent en conjonction avec l'énergie solaire ou d'autres sources renouvelables.
Avantages : Longue durée de stockage de l'énergie ; système relativement simple avec de faibles coûts de maintenance ; peut équilibrer les demandes d'énergie saisonnières.
Inconvénients : Faible densité énergétique ; la perte de chaleur peut réduire l'efficacité ; un grand espace est nécessaire pour stocker les matériaux.
Cas d'utilisation : La centrale solaire Gemasolar, en Espagne, utilise des sels fondus pour le stockage de la chaleur.
Stockage d'énergie dans l'air liquide (LAES)
Principe : Le stockage de l'énergie dans l'air liquide (LAES) consiste à refroidir l'air à des températures cryogéniques (environ -196°C) pour le liquéfier, puis à le stocker dans des réservoirs isolés. Lorsque de l'énergie est nécessaire, l'air liquide est exposé aux températures ambiantes, ce qui le fait rapidement se dilater et se retransformer en gaz. Ce processus d'expansion entraîne une turbine qui produit de l'électricité. Les systèmes LAES peuvent également utiliser la chaleur ou le froid résiduel pour améliorer leur efficacité.
Avantages : Il peut stocker de l'énergie à grande échelle, ce qui convient à la régulation du réseau ; il utilise des matières premières peu coûteuses et non toxiques (air) ; il a une longue durée de vie et nécessite peu d'entretien ; il a une densité énergétique plus élevée, en particulier lorsqu'il est combiné avec de la chaleur ou du froid résiduels.
Inconvénients : Rendement de conversion plus faible, généralement de l'ordre de 50-60% ; coûts de construction élevés nécessitant une infrastructure à grande échelle ; nécessite une technologie de stockage à basse température, ce qui implique une perte d'énergie.
Cas d'utilisation : Le projet de stockage d'énergie dans l'air liquide de Highview Power au Royaume-Uni.
Stockage d'énergie par air comprimé (CAES)
Principe : Les systèmes CAES utilisent l'électricité excédentaire pour comprimer l'air et le stocker dans des cavernes ou des réservoirs souterrains. Lorsque la demande d'énergie est élevée, l'air comprimé est libéré, chauffé et détendu pour actionner des turbines qui produisent de l'électricité.
Avantages : Convient au stockage de l'énergie à grande échelle ; faible coût, en particulier lors de l'utilisation de cavernes souterraines naturelles ; permet le stockage de l'énergie à long terme.
Inconvénients : Faible efficacité du système avec des pertes d'énergie importantes ; nécessité d'un grand espace souterrain ; impacts sur l'environnement, tels que les émissions de carbone lors du chauffage de l'air.
Cas d'utilisation : L'installation CAES à McIntosh, aux États-Unis.
Stockage d'énergie par volant d'inertie
Principe : Les systèmes de stockage d'énergie par volant d'inertie convertissent l'énergie électrique en énergie cinétique en faisant tourner un rotor à grande vitesse. Lorsque l'on a besoin d'énergie, l'énergie cinétique du rotor est reconvertie en énergie électrique.
Avantages : Densité de puissance élevée ; exigences de maintenance extrêmement faibles ; capacité de charge et de décharge rapide.
Inconvénients : Faible densité énergétique ; coûts de construction élevés ; courte durée de stockage de l'énergie, adaptée aux besoins d'équilibrage à court terme.
Cas d'utilisation : Le système de stockage d'énergie par volant d'inertie de Beacon Power.
Stockage de l'énergie chimique
Principe : Le stockage de l'énergie chimique consiste à convertir l'énergie électrique en énergie chimique, généralement sous forme d'hydrogène ou d'autres vecteurs chimiques. Cette énergie peut ensuite être reconvertie en électricité par le biais de piles à combustible ou d'autres processus chimiques.
Avantages : Densité énergétique élevée ; permet le stockage de l'énergie à long terme ; matières premières largement disponibles avec des applications flexibles.
Inconvénients : Efficacité de conversion plus faible ; technologie complexe avec des coûts élevés ; besoins importants en infrastructures, en particulier pour le stockage et le transport de l'hydrogène.
Cas d'utilisation : L'installation Power-to-Gas en Allemagne convertit l'électricité excédentaire en hydrogène pour le stockage.
Principaux facteurs influençant le coût de l'ESS
Le coût d'un système de stockage d'énergie (SSE) est principalement influencé par des facteurs tels que le type de batterie, la taille du système, les coûts des matériaux, les dépenses de fabrication et d'installation, les coûts de maintenance et d'exploitation (OPEX), ainsi que la durée de vie du système et le nombre de cycles. L'échelle et la complexité de l'ESS, les exigences de qualité et les coûts de maintenance et de remplacement à long terme ont tous un impact sur la rentabilité globale de l'ESS. En outre, plus la durée de vie du système et le nombre de cycles qu'il peut effectuer sont élevés, plus le coût à long terme est faible.
Conclusion
En tant que moyen de stockage de l'énergie, les systèmes ESS peuvent réduire de manière significative la dépendance de la société à l'égard des combustibles fossiles traditionnels. Dans les pays où la demande d'électricité est élevée, les systèmes de stockage d'énergie, qu'il s'agisse de petits systèmes domestiques ou de grands systèmes commerciaux, offrent de bonnes solutions. Cela signifie que le marché du stockage de l'énergie deviendra de plus en plus populaire. Contactez PKNERGY dès maintenant pour en savoir plus sur la construction d'un système de stockage d'énergie.
FAQ :
Comment fonctionne un système de stockage de l'énergie solaire ?
Le principe de fonctionnement d'un système de stockage de l'énergie solaire consiste à stocker l'énergie excédentaire générée par les panneaux solaires. Lorsque le soleil brille, les panneaux solaires produisent de l'électricité, qui peut être utilisée immédiatement ou stockée dans un système de stockage d'énergie (SSE) pour une utilisation ultérieure.
Peut-on disposer d'une batterie de secours sans énergie solaire ?
Oui, vous pouvez vous recharger sur le réseau et l'utiliser comme source d'énergie de secours sans avoir besoin d'un système solaire.
Quelle quantité d'électricité peut être stockée dans une batterie ?
Cela dépend de la taille de la batterie que vous utilisez. Les batteries domestiques de stockage d'énergie les plus courantes sont les suivantes : 5kWh, 10kWh, 15kWh.
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