Décarboner grâce aux solutions de stockage de l’énergie
La transition vers les énergies renouvelables est reconnue comme une étape essentielle de la décarbonation. Cependant, l’approvisionnement offert par les énergies renouvelables a le défaut d’être intermittent, contrairement à l’approvisionnement continu des sources fossiles. En conséquence, pour réussir la transition, nous devons surmonter les difficultés que pose l’équilibrage de l’offre et de la demande. Lorsque nous nous approvisionnons en énergie d’origine renouvelable, les pics et creux de la production diffèrent sensiblement du schéma de consommation.
Solutions de stockage de l’énergie – un soutien aux énergies renouvelables
Le stockage de l’énergie nous est nécessaire pour combler l’écart entre les niveaux disparates de l’offre et de la demande d’énergie à des moments spécifiques de la journée. Par exemple, la production d’énergie photovoltaïque solaire atteint son pic à midi, alors qu’elle est nulle la nuit. La courbe de consommation d’énergie peut être diamétralement opposée : les pics de demande sont enregistrés le soir et tôt le matin, tandis que la demande à midi est faible.
Une fois compris que le stockage de l’énergie est essentiel pour que s’ajustent approvisionnement et consommation, il n’y a qu’un petit pas pour prendre conscience de son importance pour atteindre nos objectifs climatiques. Mais pour une décarbonation adéquate, la société doit absolument accomplir le pas de géant de la mise en œuvre du stockage de l’énergie à l’échelle des multi-gigawatts. Seul un tel volume de stockage peut permettre à un réseau basé sur les énergies renouvelables d’offrir un approvisionnement suffisamment fiable pour égaler la stabilité d’un réseau traditionnel basé sur les combustibles fossiles.
Comment garantir un approvisionnement stable et fiable du réseau en intégrant les sources d’énergies renouvelables
Chez Danfoss Drives, nous nous engageons à soutenir la transition écologique. L’un des défis majeurs pour nos clients est de gérer l’intégration de différents générateurs d’énergie et systèmes de stockage dans un réseau unique. Il peut en résulter des problèmes de qualité de l’alimentation et une instabilité du réseau. C’est pourquoi, chez Danfoss Drives, nous proposons des convertisseurs de puissance efficaces pour lutter contre les disparités et garantir une alimentation stable et fiable du réseau.
La technologie Danfoss a fait ses preuves en matière d’alimentation électrique constante et de solutions adaptées au réseau. Nous proposons une large gamme de produits pour soutenir votre offre de stockage de l’énergie. Danfoss propose des solutions de conversion de puissance adaptées au réseau, offrant une efficacité énergétique considérable, spécialement conçues pour les solutions de stockage de l’énergie.
Grâce à une faible distorsion harmonique, à un facteur de puissance réglable et à d’autres caractéristiques adaptées au réseau, l’apport des solutions Danfoss garantit que l’alimentation électrique est compétitive et conforme au réseau. La longue expérience de Danfoss dans la conversion de puissance pour les solutions de stockage de l’énergie et sa position de leader mondial en font votre partenaire idéal pour investir dans la technologie de stockage de l’énergie.
Vous souhaitez découvrir comment les solutions de conversion de puissance de Danfoss peuvent vous aider à garantir la stabilité et la conformité du réseau tout en réduisant les dépenses d’investissement ?
- Pourquoi la société a-t-elle besoin de stocker l’énergie ?
- Comment le stockage de l’énergie contribue-t-il à améliorer la compétitivité des secteurs de l’électricité ?
- Quelles sources de revenus le stockage de l’énergie peut-il contribuer à générer ?
- Quelles formes prennent le stockage de l’énergie ?
- Le stockage de l’énergie en pratique
Soutien du réseau
En aval du compteur et en amont du compteur
Dans un marché énergétique traditionnel, le réseau électrique comprend deux acteurs. Le premier acteur est le propriétaire et gestionnaire unique de l’installation de production d’électricité et du réseau de transport.
Le deuxième acteur est le consommateur, une usine ou un propriétaire d’habitation qui possède le microréseau local présent dans ses installations/chez lui.
La séparation entre les deux se fait au niveau du compteur d’énergie. En amont du compteur (FTM) se trouvent le générateur et le transmetteur. En aval du compteur (BTM) se trouve le consommateur.
Cependant, le marché de l’énergie a évolué rapidement depuis les années 1990 et aujourd’hui, nombre de pays exploitent un marché de l’énergie libéralisé.
Dans un marché libéralisé, les réseaux de production et de transport de l’énergie sont détenus respectivement par des entreprises distinctes. Le FTM est divisé en deux groupes d’acteurs : l’opérateur de réseau, qui détient un monopole sur l’infrastructure de transport, et les producteurs d’énergie, qui opèrent sur un marché libéralisé.
Comment le stockage de l’énergie favorise la prospérité et la sécurité énergétique
Nous avons expliqué pourquoi le stockage d’énergie est essentiel pour faire des énergies renouvelables la source dominante de l’alimentation électrique : Le stockage d’énergie aplanit les disparités entre l’offre et la demande d’énergie à différents moments de la journée.
Mais le stockage d’énergie ne se limite pas à soutenir une alimentation électrique durable au profit de la décarbonation. Le stockage d’énergie facilite également un mode de vie moderne prospère, avec le confort d’une mobilité adoptant la forme de camions électriques, de navires électriques, d’accessoires tels que des ordinateurs portables alimentés par batterie et de moyens de transport personnels comme les véhicules et vélos électriques. La société ne peut imaginer se passer de ces commodités et ne sera pas motivée à décarboner si elles cessent d’être disponibles.
Sans stockage, maintenir la prospérité et la sécurité énergétique dans la société est impossible. Sans stockage, notre seule alternative est l’électricité à base de combustibles fossiles, comme les centrales au gaz et les transports à moteur thermique. La société sait de longue date qu’une alimentation électrique à base de combustibles fossiles nécessite des importations transfrontalières, ce qui rend les pays vulnérables aux risques de sécurité énergétique. Et l’alimentation électrique fossile ne soutient pas non plus la décarbonation dont nous avons besoin pour lutter contre le changement climatique tout en maintenant un mode de vie prospère et pratique.
Comment le stockage d’énergie maintient la qualité, la quantité et la fiabilité énergétiques
En garantissant des solutions énergétiques flexibles, fiables et propres, le stockage d’énergie joue un rôle crucial dans la transition vers un système énergétique plus durable, résilient et efficace. Le stockage d’énergie améliore la flexibilité, la fiabilité et la qualité de l’alimentation du réseau :
N’oubliez pas la qualité de la tension pour un réseau stable
Nous utilisons le stockage d’énergie pour combler l’écart entre la production et la consommation d’énergie intermittentes. Cependant, lors de la mise en œuvre du stockage de l’énergie, il ne suffit pas d’établir une quantité d’énergie adéquate. Une qualité d’alimentation élevée est également essentielle pour maintenir la stabilité et la fiabilité du réseau distribué, tant pour le suivi du réseau que pour le grid forming (façonnage du réseau). Pour garantir une qualité de tension acceptable, toutes les composantes d’un réseau renouvelable doivent partager la charge. Cette charge est normalement partagée en utilisant un code réseau dans un grand système d’alimentation, soit les réseaux nationaux. Danfoss soutient la stabilité et la flexibilité du réseau en offrant à la fois un contrôle de suivi du réseau avec des codes réseau et des modes de contrôle à grid forming (façonnage du réseau).
Pour les réseaux plus petits, ou les réseaux insulaires intentionnels, les mêmes fondamentaux doivent être en place. Le réseau doit présenter une qualité de tension acceptable, un courant de court-circuit suffisant, des niveaux acceptables de composantes harmoniques et supraharmoniques. De plus, les contrôleurs du réseau ne doivent pas créer d’instabilité. Voici quelques-uns des facteurs contribuant à une bonne qualité d’alimentation :
Comment le stockage d’énergie par batterie génère des flux de revenus
Les réseaux intelligents avec stockage d’énergie intégré facilitent le décalage dans le temps de l’approvisionnement en énergie pour pallier la nature intermittente de la production d’électricité à partir des nombreuses sources d’énergies renouvelables. Le système de stockage d’énergie peut fournir une alimentation de secours en cas de pénurie d’énergie de l’approvisionnement, par exemple en raison d’un délestage de charge ou d’une panne de courant imprévue.
Les systèmes de stockage d’énergie par batterie introduisent des sources d’alimentation alternatives dans le réseau distribué, ou un réseau CC industriel ou maritime. En situation de surapprovisionnement, le système peut acheminer l’énergie vers le stockage. Lorsque les niveaux de demande sont élevés, le dispositif de stockage peut être utilisé en vue de fournir une source d’énergie supplémentaire pour
- Réduire les dépenses d’exploitation (OPEX)
- Améliorer le rendement du système
- Augmenter la disponibilité du système
Élément clé d’un réseau intelligent
Les réseaux intelligents avec stockage d’énergie intégré facilitent le décalage dans le temps de l’approvisionnement en énergie pour palier la nature intermittente de nombreuses sources d’énergie renouvelable.
Découvrez comment dans cette animation
En savoir plus sur l’écrêtement des pointes, le décalage de production et l’alimentation de secours : Conversion de puissance intelligente pour réseaux intelligents | Danfoss
Solutions
Solutions de stockage d’énergie (ESS)
Les systèmes de stockage d’énergie captent l’énergie excédentaire générée pendant les périodes de faible demande ou de disponibilité élevée de l’énergie solaire et éolienne – ou d’une autre source d’énergie renouvelable – et la stockent pour une utilisation ultérieure. Le stockage d’énergie est un facteur clé de la sécurité énergétique des réseaux distribués, car il sécurise l’accès aux sources d’énergie de manière opportune, durable et abordable.
L’énergie peut être stockée sous différentes formes, y compris l’énergie électrique dans des systèmes de stockage d’énergie par batterie ou des condensateurs, l’énergie mécanique dans des volants d’inertie ou le stockage par pompage hydraulique, les batteries lithium-ion, le stockage thermique, la batterie à circulation ou le stockage d’énergie par air comprimé.
L’énergie stockée peut être utilisée lorsque la demande en électricité dépasse souvent l’offre ou en périodes de pointe, en fournissant une alimentation ou des services supplémentaires au réseau ou à des applications spécifiques.
Élément clé d’un réseau intelligent
Les réseaux intelligents avec stockage d’énergie intégré facilitent le décalage dans le temps de l’approvisionnement en énergie pour palier la nature intermittente de nombreuses sources d’énergie renouvelable. Le système de stockage d’énergie peut fournir une alimentation de secours en cas de pénurie d’énergie de l’approvisionnement, par exemple en raison d’un délestage de charge ou d’une panne de courant imprévue. Lors d’une mise hors tension, l’assistance du stockage d’énergie permet aux consommateurs de maintenir le fonctionnement pendant une certaine période.
Alimentation de secours CC industrielle
Utilisez le stockage d’énergie pour stabiliser l’alimentation électrique en cas d’irrégularités inattendues. Nous pouvons résoudre le problème à différents niveaux des applications BTM. Dans cet exemple, l’alimentation de secours CC industrielle sert à assurer une alimentation électrique constante pour des applications critiques spécifiques au sein d’une usine.
Les systèmes de stockage d’énergie par batterie peuvent
- Améliorer la flexibilité et la résilience du réseau, permettant ainsi une meilleure gestion des fluctuations de l’offre et de la demande, l’écrêtement des pointes et le décalage de charge
- Améliorer l’efficacité globale du système en captant et en utilisant l’énergie excédentaire qui serait sinon gaspillée
- Accroître la fiabilité et la stabilité de l’alimentation électrique sous la forme d’une alimentation de secours, ce qui réduit le risque de pannes et améliore les performances du réseau
Le stockage d’énergie offre donc aux entreprises et aux services publics des opportunités concurrentielles :
- Minimisation ou report des dépenses d’investissement
- Optimisation du dimensionnement du système pour éviter les surcapacités
- Report des investissements en infrastructures
- Soutien à la production décentralisée d’énergie
- Atténuation des fluctuations énergétiques, par exemple dans l’énergie solaire et éolienne
- Facilitation de l’intégration des sources d’énergie renouvelables dans le réseau
Applications
Les réseaux intelligents comptent sur le stockage d’énergie : Énergie solaire et éolienne
Lors de l’intégration de la technologie de stockage d’énergie et de diverses sources d’énergie dans le réseau distribué, les solutions de conversion de puissance intelligentes de Danfoss améliorent les performances du réseau et réduisent les besoins d’investissement en capital, grâce à la conformité précertifiée avec des codes réseau stricts.
Cette ligne de ferry norvégienne utilise une gestion intelligente des systèmes d’énergie et de stockage par batterie pour optimiser la recharge rapide et réduire l’empreinte carbone.
Électrification des transports
La décarbonation signifie que nous consommerons nettement plus d’énergie électrique à l’avenir, et cela, dans tous les secteurs. Au total, nous avons besoin que circule dans les infrastructures énergétiques électriques 200 à 300 % d’énergie en plus, et le secteur des transports contribue significativement à cette demande.
Malgré nos ambitions de décarbonation, nous devons accepter que l’infrastructure de réseau dont nous disposons aujourd’hui n’est pas encore dimensionnée pour répondre aux besoins des futurs véhicules électriques et chargeurs de camions. Avec l’augmentation de la demande aux périodes de pointe, la stabilité de la recharge des véhicules est limitée par la capacité des transformateurs locaux. Pour garantir la stabilité, utilisez un système de stockage d’énergie pour soutenir le réseau lors des pics de demande. Pour le propriétaire du réseau, le stockage d’énergie constitue un meilleur choix que la solution de remédiation de rechange, qui consiste à augmenter la capacité des lignes de transport.
Quels sont les avantages de la maîtrise de la stabilité du réseau pour une recharge rapide fiable ?
- Réduire ou différer les dépenses d’investissement. En contrôlant, en surveillant et en soutenant activement le réseau à partir de batteries locales, vous pouvez obtenir la puissance de pointe élevée cruciale pour une charge rapide sans investir dans l’infrastructure réseau. Pour ce faire, utilisez des batteries locales dotées d’une fonctionnalité d’écrêtement des pointes. L’écrêtement des pointes optimise le flux d’énergie entre l’alimentation entrante et le stockage local pour répondre aux pics de demande sans perturber le réseau d’alimentation. L’énergie excédentaire peut être stockée lorsque la demande et les coûts sont faibles.
- Réduire les dépenses d’exploitation (OPEX). Utiliser de l’électricité verte pour charger un système de stockage d’énergie par batterie (BESS) alimentant le système de recharge. Lorsque cette énergie verte est produite et consommée localement, les dépenses d’exploitation sont minimisées.
Prise en charge des solutions de stockage d’énergie (ESS) pour les réseaux CC
Les réseaux CC offrent plusieurs avantages par rapport aux réseaux CA traditionnels. Ils sont plus efficaces et utilisent moins de cuivre. De plus, les réseaux CC sont plus faciles à exploiter, ce qui réduit le besoin de capacité d’onduleur et permet l’utilisation de différents types de batteries. Ils limitent également l’impact des pannes, garantissant un fonctionnement stable des serveurs et des systèmes avec une protection fiable. De plus, les réseaux CC permettent un démarrage rapide des générateurs de secours. Les systèmes de stockage d’énergie (ESS) utilisant des convertisseurs de puissance Danfoss améliorent votre réseau CC grâce aux avantages suivants :
- Diminution des dépenses d’exploitation et d’investissement grâce à une réduction du nombre de composants et à moins de cuivre
- Meilleur rendement énergétique
- Capacités régénératives et redondantes
- Possibilité d’utiliser la chaleur excédentaire d’un système à refroidissement par liquide
La modularité des réseaux CC réduit le temps d’installation et de mise en service, offre une flexibilité pour l’extension de la capacité et permet de gagner de l’espace. En outre, ils harmonisent l’intégration de tous les variateurs dans le système CC, y compris les refroidisseurs, les ventilateurs et les pompes, grâce à une alimentation AFE centralisée, avec pour résultat une distorsion harmonique totale (THDI) inférieure à 5 %.
Protection contre les courts-circuits à l’aide d’outils de simulation
Lorsqu’un grand nombre de convertisseurs de puissance sont connectés à un réseau CC, mener des études de court-circuit est nécessaire. Danfoss DCGuard facilite la déconnexion rapide et la sélectivité totale entre plusieurs réseaux CC, fournissant une protection des semi-conducteurs qui détecte et coupe les courants CC défectueux en quelques microsecondes. Cela garantit la stabilité du réseau CC, protège l’équipement environnant et permet un fonctionnement ininterrompu. L’appareil permet également une sélectivité correcte du système, empêche les pics de surtension lors de la coupure de courant et est capable de raccorder deux réseaux CC différents avec des différences de tension.
DCGuard permet de simuler des courts-circuits et des études de sélectivité, avec la possibilité de placer des courts-circuits à différents points du réseau CC et d’étudier le comportement des convertisseurs, barres bus et fusibles. Les simulations fournissent des rapports automatisés avec des informations sur les schémas de courant de court-circuit.
L’avenir des énergies renouvelables : l’hydrogène et autres carburants verts
Dans les applications maritimes, le stockage d’énergie par batterie est idéal pour alimenter la propulsion sur de courtes distances, tandis que les carburants verts (méthanol, hydrogène comprimé, hydrogène liquide ou piles à combustible à base d’ammoniac) conviennent aux trajets plus longs. La combinaison de ces technologies élargit le rayon d’action du navire. Les piles à combustible peuvent entraîner la propulsion, mais ne peuvent stocker l’énergie excédentaire, laquelle peut en lieu et place être stockée dans un système de stockage par batterie, évitant ainsi le gaspillage. Cette intégration présente une solution prometteuse pour l’avenir de l’industrie du transport maritime.
Quels sont les avantages des systèmes de stockage d’énergie pour l’industrie maritime ? Pour en savoir plus, lisez le livre blanc.
Stockage d’énergie pour l’alimentation à quai
Bien qu’un système de stockage d’énergie soit important à bord des navires, il est également tout à fait pertinent pour les applications onshore telles que l’énergie à quai.
L’électricité à quai, ou courant à quai, est le processus consistant à fournir de l’énergie électrique depuis la côte à un navire arrimé à quai, ce qui permet de couper les moteurs auxiliaires d’un navire et de ne pas brûler de carburant diesel. Un seul objectif à cela : amener l’électricité du réseau électrique national (ou d’un réseau local) aux navires à quai, rendant inutiles les générateurs diesels. Les avantages de l’électricité à quai sont indéniables. Par exemple, lorsqu’un navire est raccordé à l’électricité à quai, les émissions polluantes globales peuvent être réduites jusqu’à 98 % en utilisant l’électricité du réseau électrique régional.
Pour les ports, l’alimentation à quai est non seulement une question de décarbonation, mais aussi d’élimination de la pollution atmosphérique (NOx, SOx, particules) et du bruit pendant l’accostage des navires.
Quelles sont les possibilités d’utiliser les technologies de stockage d’énergie, y compris le stockage d’énergie par batterie, dans l’alimentation à quai ? Retrouvez-les dans le livre blanc : « Décarboner l’industrie du transport maritime ».
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