Stockage d'énergie dans les entreprises – paramètres clés à partir de 100 kW

Les systèmes de stockage d'énergie électrique deviennent un élément permanent de la vie quotidienne ainsi que des entreprises d'un nombre croissant de Polonais. En 2024, dans les installations domestiques (20 kW ou moins), des systèmes de stockage d'énergie d'une puissance totale de 1317 kW ont été installés, et dans les installations commerciales, d'une puissance totale de 2792 kW. Selon les prévisions d'EUPD Research et de l'Association Polonaise du Stockage d'Énergie (PSME), entre 2026 et 2028, la Pologne connaîtra un véritable essor de l'utilisation des technologies de stockage d'énergie, et son marché, selon les sources de prévision, croîtra au cours de cette période avec une dynamique allant de 34 % à 293 % en glissement annuel.

La plus forte croissance de la capacité cumulée des systèmes de stockage d'énergie dans notre pays interviendra au cours des deux prochaines années. Compte tenu de la popularité et de l'intérêt croissants du secteur des entreprises pour les systèmes de stockage d'énergie basés sur la technologie LFP, cet article vous indiquera les points auxquels il convient de prêter une attention particulière lors du choix de la solution optimale pour votre entreprise.

Efficacité du système

Dans les systèmes de stockage d'énergie pour entreprises, l'efficacité du PCS détermine les économies réelles. Une efficacité plus élevée signifie des coûts de cycle de vie ESS plus bas.

Les deux éléments les plus importants des systèmes de stockage d'énergie (ESS) sont : (1) le stockage d'énergie, composé principalement de cellules de batterie dans lesquelles l'énergie est accumulée avec une capacité spécifiée exprimée en Wh (wattheures), et (2) le PCS (onduleur bidirectionnel), qui détermine la puissance de charge et de décharge du stockage d'énergie, exprimée en W (watts). L'efficacité de l'ensemble de l'ESS tout-en-un dépend principalement de ce dernier. C'est un paramètre clé qui détermine la rentabilité de l'utilisation de cette technologie dans une entreprise.

Par exemple, un système de stockage d'énergie avec une efficacité de 88 % (standard sur le marché polonais) permettra d'utiliser 88 kWh d'électricité sur 100 kWh consommés pour la charge/décharge. Si l'on compare un ESS avec une telle efficacité à la solution S3-EStore de la marque Kehua (l'un des plus grands fabricants d'onduleurs et d'onduleurs sans interruption au monde), où ce paramètre est de 90,2 %, on peut facilement calculer que pour chaque 100 kWh consommés pour la charge et la décharge du stockage d'énergie, nous économiserons 2,2 kWh. Étant donné que le cycle de vie de ce modèle, selon les informations du fabricant, sera d'au moins 1 300 000 kWh, grâce à une efficacité plus élevée, nous économiserons un total de 28 600 kWh.

En convertissant ce résultat en zlotys et en considérant le prix de l'électricité (énergie active plus distribution d'énergie) à 0,9 PLN/kWh net, nous obtiendrons une économie de 25 740,00 PLN net sur la période de durabilité minimale du produit (sans tenir compte de l'inflation/de l'augmentation des prix de l'électricité).

Technologie des cellules de batterie

Les systèmes de stockage d'énergie pour entreprises basés sur des cellules LFP modernes (≥304 Ah) offrent une durée de vie plus longue et des paramètres stables.

La plupart des systèmes de stockage d'énergie tout-en-un les plus populaires utilisent des cellules de batterie prismatiques fabriquées avec la technologie LFP (lithium-fer-phosphate). Cependant, la densité d'accumulation d'énergie, exprimée en Wh/kg (nombre de wattheures par kilogramme), est essentielle, que l'on peut souvent évaluer indirectement par la capacité d'une seule cellule. Cette valeur permet également de déduire la technologie de fabrication de la batterie.

Dans les anciens systèmes de stockage d'énergie, des cellules d'une capacité allant jusqu'à 245 Ah et d'une densité inférieure à 160 Wh/kg étaient utilisées ; jusqu'à récemment, la norme était une capacité de 280 Ah et une densité d'environ 165 Wh/kg, tandis que les solutions les plus récentes ont une capacité d'au moins 304 Ah et une densité supérieure à 175 Wh/kg. Pour l'acheteur d'un système de stockage d'énergie, l'information la plus importante est que plus la technologie de fabrication des cellules de batterie est récente, plus leur durée de vie est longue. Par exemple, le cycle de vie des systèmes de stockage d'énergie de deux heures avec des batteries de 280 Ah, avec une profondeur de décharge allant jusqu'à 80 % et une température de 25 °C, est généralement spécifié par les fabricants à 6000 cycles de charge et décharge, tandis qu'avec des batteries de 314 Ah – respectivement 7000–8000 cycles, et ce, même avec une profondeur de décharge plus importante de 90 %.

Ainsi, un ESS avec des cellules d'une densité d'énergie supérieure à 175 Wh/kg peut servir son propriétaire jusqu'à 50 % plus longtemps par rapport à une solution avec des batteries de 280 Ah. Il n'y a même pas lieu de comparer avec les anciennes technologies – c'est déjà une déclassification totale.

Système de refroidissement

Pour les systèmes de stockage d'énergie dans les entreprises, le refroidissement liquide maintient une température uniforme des packs et prolonge la durée de vie des batteries.

Conformément aux informations ci-dessus, les fabricants de cellules de batterie font dépendre le nombre de cycles de charge et de décharge pendant la durée de vie du produit de la température. Pour obtenir la plus longue durée de vie des batteries, la température de leur environnement immédiat doit être maintenue à 25 °C. Tout écart vers le haut ou vers le bas entraîne un changement du taux de dégradation de la capacité. Il est très important de maintenir la température la plus uniforme possible de toutes les batteries afin d'assurer leur dégradation uniforme, ce qui est extrêmement problématique avec le refroidissement par air.

C'est pourquoi la plupart des systèmes de stockage d'énergie technologiquement avancés utilisent un refroidissement liquide, qui maintient une température et une humidité uniformes sur tous les packs de batteries, ce qui a un impact positif et significatif sur la durée de vie des cellules.

Garantie

Pour les systèmes de stockage d'énergie dans les entreprises, deux garanties sont importantes : la garantie produit et la garantie de capacité – vérifiez les conditions et la date de fabrication.

Deux types de garanties sont accordés pour les systèmes de stockage d'énergie : (1) la garantie produit et (2) la garantie de capacité sur le cycle de vie. La première est plus générale, car elle concerne le fonctionnement des différents composants de l'ESS et dure généralement de 3 à 5 ans, avec la possibilité de prolongation jusqu'à 10 ans. Cependant, la date de fabrication est cruciale, car la période de garantie est le plus souvent calculée à partir de celle-ci. La capacité utile garantie sur le cycle de vie est déjà beaucoup plus diversifiée, tant en termes de valeur exprimée en kWh que de critères que l'utilisateur du système de stockage d'énergie doit remplir. C'est pourquoi je recommande de procéder à une analyse particulière des conditions de garantie du modèle ESS envisagé.

Fabricant

Lors du choix de systèmes de stockage d'énergie pour entreprises, vérifiez la fiabilité du fabricant (Tier 1, historique, capacités de production).

J'ai écrit plus haut que les garanties produit et capacité de batterie peuvent être émises pour une période allant jusqu'à 10 ans, mais la question fondamentale déterminant si nous pourrons bénéficier de telles garanties sera de savoir si le fabricant de l'ESS acheté existera jusqu'à la fin de cette période. Les « fabricants » (entre guillemets, car de nombreuses entreprises s'auto-proclament ainsi, et en pratique, de tels entités devraient être appelées des assembleurs, voire des vendeurs OEM) apparaissent ces dernières années dans le monde entier comme des champignons après la pluie. C'est pourquoi il est de plus en plus difficile sur le marché des systèmes de stockage d'énergie de distinguer le bon grain de l'ivraie, et un mauvais choix peut signifier que nous n'avons obtenu une garantie que « sur papier ».

Pour nous prémunir contre l'achat d'un produit d'origine douteuse, nous pouvons, par exemple, retracer l'historique de l'entreprise, les informations sur les usines de production ou commander un rapport auprès d'une agence d'information économique. Dans ce contexte, Bloomberg New Energy Finance nous vient également en aide, qui, entre autres, établit un classement des fabricants de systèmes de stockage d'énergie les plus fiables financièrement. Ceux qui ont la plus grande stabilité sont classés dans le rang Tier 1.

Il est également important de savoir qui a produit les cellules de batterie utilisées dans l'ESS. Parmi les plus grands fabricants mondiaux figurent CATL, LG Energy Solution, Panasonic, BYD, EVE Energy, qui disposent des lignes de production les plus modernes. Ce sont eux qui garantissent en fin de compte le nombre de cycles et la capacité utile totale pendant la durée de vie de la batterie.

Certification

Les systèmes de stockage d'énergie pour entreprises doivent être conformes aux normes polonaises et au NC RfG – consultez la liste du PTPiREE au lieu de vous fier aux déclarations.

Le système de stockage d'énergie que nous souhaitons utiliser dans un bâtiment raccordé au réseau électrique doit être entièrement certifié pour le marché polonais. Malheureusement, les documents confirmant le respect des obligations découlant des directives de l'Union européenne, y compris la déclaration de conformité CE, ne suffisent pas à cet effet. Le distributeur d'électricité, avant de délivrer les conditions de raccordement, exigera de l'acheteur de l'ESS qu'il présente des documents confirmant le respect des exigences des normes industrielles polonaises et du règlement NC RfG.

Une liste publiquement accessible des équipements répondant aux critères des gestionnaires de réseau de distribution (OSD) est tenue par la Société Polonaise de Transport et de Distribution d'Électricité (PTPiREE). Malgré toute ma sympathie pour les professionnels de l'Extrême-Orient, je recommanderais à mes compatriotes de faire preuve de prudence quant à leurs assurances de certification complète, car j'ai moi-même reçu de telles promesses de nombreux « fabricants » de systèmes de stockage d'énergie lors de salons professionnels à Nadarzyn et à ENEX à Kielce, et dans de nombreux cas, il s'est avéré qu'il n'y avait pas de certification complète.

Plus intéressant encore, selon les paroles ou les e-mails des vendeurs, les documents manquants allaient être délivrés « bientôt », mais dans la plupart des cas, je ne les ai pas reçus au moment de la rédaction de cet article.

Sécurité

Pour les systèmes de stockage d'énergie dans les entreprises, l'indice IP, la protection incendie, le système d'extinction et la surveillance des anomalies au niveau des cellules sont essentiels.

Les systèmes de sécurité appliqués et les degrés de protection des différents éléments du système sont également un aspect très important. Lors du choix d'un système de stockage d'énergie, nous devons vérifier si l'appareil donné est destiné à être installé à l'extérieur ou uniquement à l'intérieur du bâtiment, ce qui est indiqué par l'indice de protection IP. En raison de la nécessité d'assurer un échange d'air intensif et de réglementations incendie imprécises, l'installation d'un ESS dans un bâtiment peut s'avérer problématique, pour le moins.

On pourrait écrire un article séparé sur les systèmes de sécurité – dans cette étude, je me limiterai à ce qui me semble le plus important, à savoir : la surveillance du fonctionnement avec l'envoi d'alertes en cas de détection d'anomalies au niveau de chaque élément de l'ESS ; un boîtier étanche pour les cellules de batterie ; une protection anti-explosion ; un système d'extinction (par exemple, à aérosol).

Alimentation de secours

Les systèmes de stockage d'énergie pour entreprises avec fonction îlot nécessitent un STS et une capacité appropriée – c'est la condition d'une véritable sauvegarde.

La plupart des systèmes de stockage d'énergie tout-en-un ne fournissent pas de fonction d'alimentation de secours sans accessoires supplémentaires. Pour faire passer l'ESS en mode îlot (indépendant du réseau électrique), nous aurons besoin au minimum d'un commutateur de transfert statique (Static Transfer Switch), qui commute automatiquement les sources d'énergie électrique en cas de perte de tension dans la source cible. Équipé d'un STS, un système de stockage d'énergie, grâce à un temps de commutation beaucoup plus court qu'avec un groupe électrogène, peut remplacer ou compléter avec succès le système d'alimentation de secours d'une entreprise.

Cependant, nous devons nous rappeler que la capacité utile du stockage d'énergie sera le paramètre décisif – c'est elle qui répondra à la question de savoir combien de temps l'ESS maintiendra l'alimentation sans soutien d'une autre source. De plus, je soulignerai que les STS et les appareils similaires nécessitent une certification séparée.

Système de gestion de l'énergie

Les systèmes de stockage d'énergie efficaces pour entreprises ont besoin d'un EMS (à ne pas confondre avec un BMS) pour générer des avantages financiers et répondre aux exigences de l'UE.

La plupart des fabricants indiquent que leurs appareils vendus disposent d'un système EMS (Energy Management System) intégré, mais il s'avère généralement qu'il ne s'agit que d'une application simple pour contrôler le système de stockage d'énergie avec une puissance de charge ou de décharge spécifiée. Il arrive également que le représentant du fabricant confirme que son système utilise un système de gestion de l'énergie, mais il s'avère qu'il s'agit d'un BMS (Battery Management System).

Il s'agit également d'un système très important dont le rôle est de gérer l'énergie au sein du stockage d'énergie (par exemple, le niveau de charge des différentes cellules de batterie ou la tension aux connexions). Le BMS est implémenté dans tous les systèmes de stockage d'énergie avec des cellules LFP que je connais, mais il ne permet pas de contrôler l'ESS de manière à ce qu'il réalise des tâches apportant des avantages financiers à son propriétaire. C'est l'EMS qui est utilisé à cette fin. Les fabricants de systèmes de stockage et les fournisseurs de logiciels hors de l'Union européenne qui ont leur propre système de gestion de l'énergie ne peuvent généralement pas l'utiliser dans l'UE en raison de restrictions légales.

La transposition de NIS2/CER et les exigences TSO/DSO relèvent la barre très haut (tests, audits, accès local, SLA, journalisation des événements, gestion des vulnérabilités), RED-cyber et CRA ajoutent des obligations de conception, et le règlement 2019/1020 exige un « opérateur économique » dans l'UE. Par conséquent, le propriétaire du système de stockage d'énergie devra choisir principalement entre les fournisseurs locaux d'EMS, y compris les logiciels fournis par la société que je représente, Technius EMS.

Choix

La synthèse des critères facilite le choix d'un système de stockage d'énergie en entreprise – efficacité, cellules, refroidissement, garanties, certification et EMS.

Après avoir analysé tous les critères ci-dessus sur la base de plusieurs fiches produits de systèmes de stockage d'énergie d'une puissance de 100 à 500 kW, notre choix s'est porté sur le S³-EStore, produit par Kehua Tech, car :

1. Selon les informations fournies par le fabricant, l'efficacité du S³-EStore est de 90,2 %, ce qui en fait le roi de l'efficacité parmi les systèmes de stockage d'énergie.
2. Le dernier modèle utilise des cellules de batterie prismatiques d'une capacité de 314 Ah, produites par EVE Energy Co., Ltd. (l'un des plus grands et des plus avancés technologiquement fabricants de batteries au monde).
3. Le système de refroidissement liquide avec contrôle des paramètres des packs de batteries assure un fonctionnement plus stable et plus efficace du système et une dégradation plus lente et uniforme des cellules.
4. La garantie produit du S³-EStore de Kehua est standard de 5,5 ans à compter de la date de fabrication, avec la possibilité d'extension de garantie à 10 ans à un prix raisonnable. La garantie de capacité utile pendant la durée de vie minimale de l'appareil est de 1,3 GWh ou 8000 cycles.
5. Xiamen Kehua Digital Energy Tech Co., Ltd. est un fabricant de renommée mondiale, notamment de PCS, UPS et onduleurs photovoltaïques, avec plus de 37 ans d'histoire et plus de 2000 ingénieurs.
6. Kehua dispose d'une certification complète pour ses solutions, et le S³-EStore est inscrit sur la liste des équipements répondant aux critères des OSD tenue par le PTPiREE.
7. Le S³-EStore est équipé d'une protection incendie à 2 niveaux avec système d'extinction à aérosol, d'une protection anti-explosion à 3 niveaux et d'un système BMS avancé avec détection de défauts à la terre et de fuites. De plus, des dizaines de milliers de S³-EStore ont été installés dans le monde, et selon le fabricant, il n'y a eu aucune situation de risque d'incendie – toutes les protections et mesures préventives ont fonctionné correctement.
8. Grâce à l'utilisation d'une armoire de commutation on/off-grid de 200–1000 kVA, produite par Kehua, et à la possibilité de connecter jusqu'à 5 S³-EStore, il est possible de construire un système de stockage d'énergie avec fonction d'alimentation de secours d'une puissance de 100 kW à 500 kW.
9. Le protocole Modbus étendu de Kehua nous a permis d'intégrer avec succès notre système de gestion d'énergie Technius EMS et de réaliser des économies sur les coûts d'énergie et de puissance dès le premier jour d'installation de notre logiciel.

J'expliquerai plus en détail l'importance des paramètres décrits dans cet article dans l'utilisation réelle des systèmes de stockage d'énergie lors de la conférence que je donnerai le 28 novembre à l'Hôtel Uroczysko à Cedzyna dans le cadre de la Conférence ESS/EMS, consacrée, entre autres, aux aspects pratiques de l'utilisation des systèmes de stockage d'énergie dans les entreprises, y compris une discussion sur les investissements réalisés dans des systèmes de stockage d'énergie tout-en-un chez les consommateurs d'énergie professionnels.

J'encourage les représentants d'entreprises et les sociétés d'audit, de vente et d'installation intéressés à me contacter à l'adresse e-mail : konferencja@pcde.pl.