Système de stockage par batterie (BESS) : le futur du réseau électrique
Porté par la transition énergétique et l’essor des énergies renouvelables, le réseau électrique français est en pleine mutation. Toutefois, l’intégration du solaire et de l’éolien, couplée à l’électrification massive des activités, pose des défis de stabilité et de gestion des flux énergétiques.
Dans ce contexte, les systèmes de stockage par batterie (BESS) apparaissent comme une solution clé. Quel est leur principe de fonctionnement ? Comment peuvent-ils contribuer au réseau électrique français de demain ? Voici tout ce qu’il faut savoir.
Les enjeux de la stabilité du réseau électrique en France
Le fonctionnement du réseau électrique français
Le réseau électrique français repose sur un système centralisé piloté par :
- RTE (réseau de transport d’électricité), qui transporte l’électricité sur l’ensemble du territoire ;
- Enedis, acteur principal, qui la distribue aux consommateurs.
Historiquement, le réseau est conçu pour gérer une production électrique issue de centrales pilotables (nucléaire, hydraulique). Mais ces dernières années, la part des énergies renouvelables ne cesse d’augmenter : elle représente aujourd’hui 27 % de la production électrique française. Et selon la loi relative à la transition énergétique pour la croissance verte de 2015, la France vise une part de 40 % d’ici 2030. Face à cette réalité, le réseau doit surmonter de nouveaux défis techniques.
Premier défi : l’intermittence des énergies renouvelables
Contrairement aux centrales nucléaires ou à certaines centrales thermiques, longues à démarrer, les énergies renouvelables comme l’éolien et le solaire sont rapidement mobilisables mais dépendantes des conditions météorologiques. Leur production est intermittente, ce qui complique l’équilibrage du réseau et peut entraîner des risques de surcharge ou de pénurie d’électricité.
En cas de pic de demande, ce sont souvent les centrales à charbon ou à gaz — rapides à activer — qui assurent l’équilibre du réseau (réserves primaires et secondaires), d’où l’importance de développer des sources décarbonées capables de répondre à ces besoins instantanés.
Deuxième défi : l’équilibre production/consommation
Par ailleurs, le réseau doit ajuster en permanence l’électricité produite à la consommation. Les pics de demande (matin, soir, hiver) mettent l’infrastructure sous tension, tandis que les creux de consommation entraînent un surplus difficilement valorisable. Une mauvaise gestion de cet équilibre peut entraîner des coupures d’électricité en cas de demande excessive et un gaspillage d’énergie lorsque l’offre dépasse la demande.
En savoir plus sur le fonctionnement du réseau électrique français et ses enjeux
Une solution : les systèmes de stockage
Pour surmonter ces défis, le stockage de l’énergie se présente comme une solution incontournable. En effet, il permet d’absorber les surplus et de restituer l’électricité lorsque la demande augmente. En particulier, les systèmes de stockage par batterie (BESS) offrent une flexibilité inégalée pour stabiliser le réseau et favoriser l’intégration des énergies renouvelables.
Les BESS connaissent une croissance exponentielle. En France, les capacités de stockage raccordées au réseau de distribution d’électricité ont été multipliées par 11 en quatre ans, passant de quelques mégawatts en 2020 à 529 MW à la fin du troisième trimestre 2024.
Qu’est-ce qu’un système de stockage par batterie (BESS) ?
Définition et principes de fonctionnement
Un Battery Energy Storage System (BESS) est un dispositif de stockage d’énergie à base de batteries rechargeables, piloté par un système de gestion intelligente.
Il se compose généralement des éléments suivants :
- un module de batteries qui assure le stockage de l’énergie. Ces batteries sont souvent regroupées en packs pour former des unités modulaires facilement extensibles ;
- un onduleur, qui convertit le courant continu (CC) stocké en courant alternatif (AC) utilisable par le réseau ou les équipements électriques ;
- un contrôleur, qui supervise les flux énergétiques en temps réel, en assurant la sécurité et l’efficacité des cycles de charge et de décharge des batteries.
Le BESS peut être associé à un EMS (energy management system). Reposant sur des algorithmes sophistiqués, ce logiciel analyse en temps réel les besoins du réseau, anticipe les pics de consommation et assure une réponse rapide face aux fluctuations énergétiques. Il permet ainsi une intégration plus fine des énergies renouvelables intermittentes.
Différence entre BESS et autres formes de stockage
Si les BESS sont aujourd’hui au cœur des stratégies de stabilisation du réseau électrique, ils ne sont pas les seules solutions de stockage disponibles :
• STEP (station de transfert d’énergie par pompage) : cette solution repose sur des barrages qui pompent l’eau vers un réservoir supérieur lorsque l’électricité est excédentaire, puis l’exploitent pour produire de l’électricité lors des pics de demande. Bien que très performante, cette solution est limitée par les contraintes géographiques.
• Stockage hydrogène : en convertissant l’électricité en hydrogène via l’électrolyse, cette solution offre un stockage à long terme adapté aux périodes prolongées de faible production renouvelable. Toutefois, son coût élevé et son faible rendement limitent aujourd’hui son développement à grande échelle.
• Supercondensateurs : ces dispositifs stockent l’énergie sous forme électrostatique, offrant une réactivité immédiate et une durée de vie importante. Toutefois, leur capacité de stockage reste limitée, ce qui les rend peu adaptés pour gérer d’importants volumes d’énergie sur de longues durées.
Les BESS se distinguent par leur capacité à réagir rapidement aux fluctuations du réseau tout en étant facilement déployables, modulaires et adaptés à une large variété d’applications.
Les différentes technologies de batterie
Le choix de la technologie de batterie utilisée dans un BESS est essentiel pour garantir sa performance et son adaptabilité. Voici les options les plus courantes :
- batteries lithium-ion : dominantes sur le marché, elles offrent une haute densité énergétique et des cycles de charge rapides. Elles sont particulièrement adaptées aux BESS en raison de leur efficacité et de leur flexibilité ;
- batteries sodium-ion : bien que moins répandues car pas encore commercialisées à grande échelle, ces batteries constituent une alternative intéressante. Elles sont moins coûteuses que les batteries lithium-ion et présentent des avantages en matière de durabilité et de gestion thermique ;
- batteries à flux : ces batteries, qui stockent l’énergie dans des solutions électrolytiques contenues dans des réservoirs séparés, sont idéales pour des applications nécessitant un stockage important sur de longues durées. Néanmoins, leur rendement est plus faible ;
- batteries plomb-acide avancées : plus abordables que les technologies lithium-ion, elles sont utilisées principalement dans des applications stationnaires. Bien entretenues, elles offrent une durée de vie satisfaisante quoique limitée. Cependant, elles présentent un poids élevé et un encombrement important, et sont donc limitées aux contextes où la densité énergétique n’est pas un critère prioritaire.
Le choix de la technologie repose sur plusieurs critères : capacité de stockage requise, rapidité des cycles de charge/décharge, coût et contraintes d’espace.
Les deux types de BESS au service du réseau
1. Les batteries FTM (front-of-the-meter)
Ces systèmes sont installés directement sur le réseau électrique, souvent à proximité des postes de transformation. Ils sont gérés par les opérateurs du réseau pour stabiliser la fréquence, lisser les fluctuations de production et répondre aux besoins immédiats du marché de l’énergie.
Exemples d’applications :
- stockage en soutien à la production renouvelable en absorbant les excédents d’énergie ;
- soutien du réseau lors de fortes variations de consommation ;
- optimisation des infrastructures électriques, retardant les investissements lourds pour leur modernisation.
2. Les batteries BTM (behind-the-meter)
Installés directement chez les consommateurs (entreprises, industries, bâtiments résidentiels), ces systèmes répondent à leurs besoins spécifiques. Ils permettent notamment d’optimiser l’autoconsommation, de réduire les factures d’électricité et d’assurer une alimentation de secours en cas de coupure.
Exemples d’applications :
- alimentation de bâtiments tertiaires pour maximiser l’autoconsommation photovoltaïque ;
- réduction des coûts énergétiques liés aux périodes de forte demande ;
- soutien aux bâtiments, et plus spécifiquement aux bornes de recharge de véhicules électriques pour éviter les pics de consommation ;
- vehicle-to-grid (V2G) : utilisation des voitures électriques comme batteries pour lisser les flux électriques.
Le cube Eiko : une solution BTM adaptée à la recharge électrique
Le Cube Eiko, conçu par Mob Energy, est un système de stockage de type BTM spécialement conçu pour optimiser la recharge des véhicules électriques. Il permet de lisser les appels de puissance sur le réseau tout en utilisant l’énergie renouvelable lorsque celle-ci est abondante.
En intégrant des batteries de seconde vie, le Cube Eiko représente également une solution durable et économique pour limiter l’impact environnemental des batteries lithium automobiles usagées. Cette approche circulaire répond à la double problématique de gestion des ressources et de stabilisation du réseau électrique.
Découvrez l’article du CEO de Mob-Energy, Salim El Houat, sur la seconde vie des batteries en soutien au réseau électrique.
Quels sont les avantages des BESS pour la stabilité du réseau électrique ?
Réduction des pics de consommation (peak shaving)
Les BESS peuvent réduire les pics de puissance appelés sur le réseau en injectant de l’énergie lors des hausses brutales de demande. Ce procédé, appelé peak shaving, permet d’éviter de dépasser la puissance souscrite dans un contrat d’abonnement (facturée en kW), de limiter les pénalités, et de ne pas surdimensionner les infrastructures électriques pour des pics souvent très courts. Il réduit également le recours aux centrales d’appoint, coûteuses et carbonées.
Stockage de l’énergie aux heures creuses (load shifting)
Le load shifting consiste à déplacer la consommation d’énergie (en kWh) vers des périodes où l’électricité est plus abondante et moins chère. Il peut s’agir des heures creuses, mais aussi de périodes spécifiques sur les marchés de l’énergie pendant lesquelles les prix sont très bas, voire négatifs en cas de surproduction renouvelable. Les BESS stockent alors cette électricité excédentaire pour la restituer plus tard, lorsque la demande est forte et les prix élevés. Ce mécanisme optimise l’utilisation des ressources énergétiques et favorise une meilleure intégration des énergies renouvelables.
Répartition intelligente de l’énergie en fonction des besoins (dynamic load management)
Grâce à des systèmes de gestion avancés, les BESS ajustent en temps réel la distribution d’énergie en fonction des besoins spécifiques des utilisateurs et du réseau. Cette réactivité permet de stabiliser la fréquence et la tension du réseau, d’éviter les congestions et d’améliorer la qualité de l’alimentation électrique. Le dynamic load management est particulièrement utile dans les infrastructures industrielles et tertiaires, où une consommation mal gérée peut entraîner des coûts élevés et des perturbations dans le fonctionnement des équipements.
Contribution aux smart grids pour une gestion optimisée
Les smart grids, ou réseaux intelligents, reposent sur une gestion dynamique, décentralisée et locale de l’énergie. En intégrant des BESS, ces réseaux peuvent adapter leur fonctionnement aux conditions de production et de consommation, améliorant ainsi leur résilience et leur flexibilité. C’est notamment le cas à l’échelle d’un quartier, d’un site industriel ou d’une collectivité, où la production d’électricité (notamment à partir d’énergies renouvelables) et sa consommation sont regroupées dans un périmètre géographique restreint.
Les BESS permettent notamment :
- une meilleure coordination entre producteurs et consommateurs d’énergie ;
- une réponse rapide aux fluctuations du réseau ;
- une intégration plus fluide des énergies renouvelables ;
- une réduction des pertes énergétiques grâce à une meilleure efficacité des échanges électriques ;
- des services système indispensables au bon fonctionnement du réseau, comme le maintien de la fréquence (soutien fréquentiel) ou la mise à disposition d’énergie en quelques secondes à quelques minutes (réserves primaire, secondaire et tertiaire), afin de compenser rapidement tout écart entre la production et la consommation.
Les BESS, une piste d’avenir pour le réseau électrique français
Vous l’aurez compris, les systèmes de stockage par batterie sont bien plus qu’un simple complément au réseau électrique. Véritable pièce maîtresse, ils permettent de répondre aux enjeux actuels :
- optimiser l’infrastructure existante et limiter les investissements massifs dans de nouvelles centrales ou des lignes haute tension ;
- sécuriser l’approvisionnement face à l’intermittence des énergies renouvelables ;
- améliorer la stabilité et la résilience du réseau face aux perturbations, qu’elles soient d’origine naturelle ou liées à des pics de consommation ;
- encourager l’autonomie énergétique pour les particuliers et les entreprises ;
- contribuer à la transition énergétique.
Chez Mob-Energy, nous croyons fermement en l’impact positif des BESS pour bâtir un avenir énergétique plus durable. C’est pourquoi nous développons des solutions innovantes, tels qu’Eiko, pour accompagner entreprises et collectivités dans leur transition vers un réseau plus intelligent et plus résilient.
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