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RÉSUMÉ
Dans cet article sont décrits les différents types du stockage stationnaire d'électricité associés aux énergies renouvelables intermittentes solaire ou éolienne : dans des batteries pour des sites isolés, pour les véhicules électriques ou pour de l'autoconsommation solaire, mais aussi dans des stations de transfert d'énergie par pompage STEP. Les perspectives de développement technologique et les conditions à respecter pour concevoir et installer un stockage lithium-ion de grande taille sont particulièrement étudiées.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Denis LEFEBVRE : Ingénieur Supelec - Directeur Prospective, QUADRAN, Béziers, France
INTRODUCTION
Dans un contexte de très fort développement du stockage stationnaire d’électricité, principalement lié au développement des énergies renouvelables intermittentes, un système de stockage stationnaire est associé à une production d’électricité renouvelable.
Avec le développement du véhicule électrique, le prix des batteries lithium-ion a été divisé par 2 entre 2014 et 2016. Cela a permis à la puissance installée mondiale de stockage d’électricité stationnaire de dépasser 1 GW en 2016. Les nouvelles capacités de stockage sont surtout installées dans les pays du Nord, en grande partie pour soutenir le développement des énergies renouvelables.
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7. Mise en œuvre d’un stockage lithium
7.1 Description du système de stockage
Un système de stockage basé sur la technologie lithium-ion de plus de 0,5 MWh est le plus souvent livré en conteneurs standards (20, 40 ou 45 pieds).
Les équipements principaux sont la batterie, le convertisseur, le transformateur-élévateur. Batterie et convertisseur peuvent être dans le même conteneur ou dans des conteneurs séparés selon les fournisseurs. Le transformateur est installé dans le conteneur-convertisseur ou à l’extérieur sous abri. Il peut être à double secondaire pour alimenter deux convertisseurs ou un convertisseur batterie et un onduleur solaire.
Les grosses unités de stockage sont composées d’un ensemble de conteneurs raccordés au tableau HTA de la centrale.
La partie batterie comprend les équipements suivants :
-
cellules de batterie, plates ou circulaires, de capacité 150 à 250 Wh ;
-
modules, composés de cellules et de capteurs de mesure de température, d’une capacité de quelques kWh ;
-
racks (armoires), composés de modules et d’un BPU (Battery Protection Unit ) qui intègre le BMS (Battery Management System ), chargé de la protection, de la surveillance et de l’équilibrage des modules, d’une capacité de 50 à 110 kWh ;
-
armoire générale, qui intègre les protections générales, l’alimentation des auxiliaires, le PC de supervision de la batterie ou Master BMS (MBMS) ;
-
système de ventilation des armoires ;
-
système de détection incendie et d’extinction à base de gaz de type argon ;
-
système de climatisation.
La partie conversion comprend les équipements suivants :
-
ponts convertisseurs, au moins un par phase, avec l’électronique de commande associée, de tension continue 600 à 100 Vdc ;
-
filtre (lissage de la sinusoïde du convertisseur) ;
-
armoire générale avec les protections générales, l’alimentation des auxiliaires, l’automate et le PC de supervision, les mesures électriques ;
-
équipements de communication avec l’extérieur ;
-
transformateur BT/BT pour l’alimentation des auxiliaires ;
-
système de refroidissement par air avec ventilateurs, ou...
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Mise en œuvre d’un stockage lithium
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - Ministère de l’économie, de l’industrie et du numérique, Ministère des finances - Feuille de route stockage stationnaire pour les énergies renouvelables, facteur clé de succès pour la filière industrielle française - (2007).
-
(2) - HARRICHE (F.), SOULETIS (R.) - Étude technico-économique du stockage de l’électricité. - Supelec (2013).
-
(3) - ADEME, GRTgaz, GrDF - Étude portant sur l’hydrogène et la méthanation comme procédé de valorisation de l’électricité excédentaire - (2014).
-
(4) - ADEME - Étude sur le potentiel du stockage d’énergies. - Oct. 2013.
-
(5) - International finance corporation, ESMAP - Energy storage trends and opportunities in emerging markets - (2017).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Arrêté du 23 avril 2008 relatif aux prescriptions techniques de conception et de fonctionnement pour le raccordement à un réseau public de distribution d’électricité en basse tension ou en moyenne tension d’une installation de production d’énergie électrique (Version consolidée au 18 mai 2017).
HAUT DE PAGE2.1 Fournisseurs (liste non exhaustive)
Cellules et modules, batterie complète lithium-ion
Saft (groupe Total, France) http://www.saftbatteries.com
LG Chem (Corée, leader du marché) http://www.lgchem.com
Samsung SDI (Corée, leader du marché) http://www.samsungsdi.com
Tesla (États-Unis, potentiel leader ) https://www.tesla.com
BYD (Chine) http://www.byd.com
Accumotive (groupe Daimler, Allemagne) https://www.accumotive.de
Leclanché (Suisse)...
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