Le stockage par batteries dans les réseaux électriques

22/12/2018
OAI : oai:www.see.asso.fr:1301:2018-5:24895
DOI :

Résumé

Le stockage par batteries dans les réseaux électriques

Métriques

13
0
275.01 Ko
 application/pdf
bitcache://f9c3826de8fef51a13190956a9e56ff59efae6f0

Licence

Creative Commons Aucune (Tous droits réservés)
<resource  xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
                xmlns="http://datacite.org/schema/kernel-4"
                xsi:schemaLocation="http://datacite.org/schema/kernel-4 http://schema.datacite.org/meta/kernel-4/metadata.xsd">
        <identifier identifierType="DOI">10.23723/1301:2018-5/24895</identifier><creators><creator><creatorName>Claire Lajoie-Mazenc</creatorName></creator></creators><titles>
            <title>Le stockage par batteries dans les réseaux électriques</title></titles>
        <publisher>SEE</publisher>
        <publicationYear>2018</publicationYear>
        <resourceType resourceTypeGeneral="Text">Text</resourceType><dates>
	    <date dateType="Created">Sat 22 Dec 2018</date>
	    <date dateType="Updated">Sat 22 Dec 2018</date>
            <date dateType="Submitted">Thu 17 Jan 2019</date>
	</dates>
        <alternateIdentifiers>
	    <alternateIdentifier alternateIdentifierType="bitstream">f9c3826de8fef51a13190956a9e56ff59efae6f0</alternateIdentifier>
	</alternateIdentifiers>
        <formats>
	    <format>application/pdf</format>
	</formats>
	<version>41198</version>
        <descriptions>
            <description descriptionType="Abstract"></description>
        </descriptions>
    </resource>
.

REE N°5/2018 Z 39 L’électricité se stocke-t-elle réellement ? Nous sommes nombreux à avoir appris que la difficulté de gestion d’un réseau vient du fait que l’élec- tricité ne se stocke pas. Or nous n’aurions pas de télé- phones ni d’ordinateurs portables sans un « réservoir » d’électricité. Tout est donc question de vocabu- laire : sauf dans les condensateurs, ce n’est en effet pas l’électricité qui est stockée, mais de l’énergie géné- rée par cette électricité, par exemple sous une forme chimique (pour les batteries) ou mécanique (pour les volants d’inertie ou les stations de transfert par pompage). Ces conver- sions étant réversibles, cela permet de désynchroniser la production et la consommation de cette électri- cité, aux pertes près. Bien que cela soit scientifique- ment incorrect, on peut donc parler de « stockage d’électricité ». Le stockage électrochimique, solution miracle pour l’intégration des énergies renouvelables ? Si les dispositifs de stockage d’électricité ne sont pas récents, les spectaculaires progrès des batteries au cours des 15 dernières années ont conduit à leur prédire un formi- dable développement dans les ré- seaux électriques. Elles viendraient à point nommé compenser les in- convénients majeurs des moyens de productions éoliens et solaires, qui ne sont disponibles que lorsque la ressource (vent, soleil) est présente et non quand le consommateur en appelle. Les progrès technologiques des batteries permettraient donc de résoudre les problèmes posés aux systèmes électriques par d’autres progrès technologiques, accélérant ainsi la décarbonation de l’électri- cité. Cette vision idéaliste doit néan- moins être un peu modulée. Les sys- tèmes de stockage sont un levier de flexibilité très utile, parmi un panel de solutions dont le plus efficace reste le pilotage de la demande, en particulier le très ancien mais efficace pilotage des trois quarts des chauffe-eau à accumulation qui représentent en France environ 55 GWh d’électricité stockée et dés- tockée par jour. Malgré des progrès spectaculaires, les systèmes de stoc- kage présentent des pertes et des coûts significatifs qui rendent encore Système de stockage Li-ion, 1 MW – 1,3 MWh, installé dans l’Aube sur le réseau de distribution HTA géré par Enedis, dans le cadre du démonstrateur VENTEEA (tests de solutions innovantes pour favoriser l’intégration de l’éolien). LES GRANDS DOSSIERS INTRODUCTION Claire Lajoie-Mazenc RTE - Présidente du club technique SEE “Stockage et nouveaux moyens de production” Le stockage de l’électricité par batteries dans les réseaux Où en est-on aujourd’hui ? Quelles perspectives ? 40 ZREE N°5/2018 complexe la construction de mo- dèles d’affaire. Cela incite à recher- cher la valeur de ces systèmes sur la palette très large des services qu’ils peuvent rendre. Cette large palette, qui est indubitablement un avantage, est également une difficulté car ces services s’adressent à des acteurs de types très différents (gestionnaires de réseaux, producteurs, commer- cialisateurs, consommateurs) et leur complète valorisation se heurte à des difficultés plus réglementaires que techniques. L’amélioration des performances des batteries, la réduction de leur coût, qui a été divisé par 5 entre 2013 et 2018, et leur grande polyva- lence qui permet de réaliser, sur une même technologie, des systèmes de quelques kW/kWh à des dizaines voire des centaines de MW/MWh ne laissent pas de doute sur l’impor- tance que joueront de plus en plus ces systèmes de stockage dans les réseaux de demain. Cette conviction très partagée a conduit la SEE à créer un nouveau club technique sur la thématique « Stockage et nouveaux moyens de production (SMP) » en 2016. Ce club propose depuis 2017 des confé- rences en soirée pour présenter et échanger sur les différentes facettes du stockage : panorama général, stockage et réseaux (en relation avec le club Système électrique), complémentarité EnR et stockage, stockage d’énergie et numérique, électromobilité au-delà du véhicule électrique. La richesse des présentations, ainsi que l’intérêt manifesté par les participants à ces soirées, ont conduit à élargir leur diffusion en proposant ce dossier, qui consti- tue un point d’avancement et d’élargissement par rapport au précédent dossier « Stockage de l’électricité » publié par la revue REE en 2013. Quelles évolutions en cinq ans ? Quelles perspectives peut-on entrevoir aujourd’hui ? Ces dernières années ont été riches en études et projets de stoc- kage de par le monde. Nous dispo- sons donc aujourd’hui de quelques années de recul et d’expérience qui permettent – non pas de dresser un bilan – mais de présenter une vision un peu consolidée et argumentée de l’intérêt de ces systèmes et de la réalité de leur développement, mais aussi de leurs difficultés et inconvé- nients, tant au niveau mondial que dans le cas particulier des zones non interconnectées françaises. Par ailleurs, si la technologie Li-ion semble aujourd’hui très dominante, les recherches se poursuivent pour développer de nouvelles technolo- gies : lithium tout solide, sodium- ion, zinc-air, batteries à circulation… Il est par ailleurs intéressant au- jourd’hui de regarder les nouveaux modèles rendus possibles par la grande polyvalence du stockage par batterie : utilisation de batte- ries pour maximiser l’autoconsom- mation individuelle ou collective, contribution des batteries des véhi- cules électriques à la stabilisation des réseaux, utilisation de ces bat- teries de véhicules électriques en « seconde vie » pour des usages sta- tionnaires… Le développement de ces sys- tèmes rend nécessaire de se poser la question de leur impact en- vironnemental afin de le minimiser, pas seulement en termes de CO2 évité, mais sur un large éventail de critères, comme par exemple l’ex- traction des matières nécessaires dont certaines sont des matériaux rares. Cet impact doit être comparé à l’impact des solutions alternatives pouvant fournir le même service, dans un contexte donné (existence L'AUTEUR Claire Lajoie-Mazenc est chargée de mission au sein du pôle Prospec- tives, expertise et solutions de RTE. Elle a exercé à EDF et RTE différentes fonctions d’expertise tech- nique et de management dans les domaines de la maintenance et de la recherche et innovation. Elle est présidente fon- datrice du Club Stockage et nouveaux moyens de production de la SEE, présidente fondatrice du réseau France Women In Engineering du CIGRE dont elle est membre du Conseil d’administration, et membre senior de l’IEEE. LES GRANDS DOSSIERS INTRODUCTION REE N°5/2018 Z 41 LES ARTICLES Besoins de flexibilité et valorisation des services réseau Pourquoi l’évolution du réseau de transport d’électricité passe-t-il par la mise en œuvre de solutions flexibles ? Cédric Léonard et Fabrice Lécuret .............................................................................................................. p. 42 Evolution des marchés du stockage dans le monde et perspectives Mickael Salomon et Corentin Baschet ...................................................................................................... p. 50 Stockage électrochimique : revue des technologies émergentes Cibler des applications précises pour rivaliser avec le Li-ion Jean Vergnet ....................................................................................................................................................... p. 57 Evolution des systèmes de stockage dans les zones non interconnectées Sébastien Ruiz, Etienne Radvanyi et Paul Fourment ........................................................................... p. 64 Quels nouveaux modèles sont rendus possibles par l’utilisation des batteries ? Marion Perrin et Jérôme Bersano ............................................................................................................... p. 70 Empreinte environnementale des batteries Li-ion insérées dans un système électrique mature Anne-Sophie Desaleux et Guillaume Busato ......................................................................................... p. 76 La filière française du stockage de l’énergie Valérie-Anne Lencznar, Melinda Murail, Patrick Canal et Florence Lambert ............................... p. 82 LES GRANDS DOSSIERS INTRODUCTION ou non d’un réseau, nécessité ou non de l’étendre ou le renforcer, moyens de production néces- saires éventuels...). Il est enfin important d’avoir en tête que le stockage repose sur une filière industrielle qui regroupe une chaîne d’acteurs, de la fabrication des batteries, leur intégration dans des sys- tèmes jusqu’ à leur recyclage, en passant par les développeurs de projets. Et dans chacun de ces domaines, la France a des atouts et des acteurs majeurs ainsi que des ambitions importantes. Comme les soirées organisées par le club SMP, ce dossier n’a pas vocation à répondre à toutes les questions ni à prédire la place des batteries dans le système élec- trique d’ici à 10 ans, mais plutôt d’apporter des éléments de com- préhension et de réflexion sur un sujet qui reste encore complexe et en pleine évolution. Q