PROCÉDÉ DE STOCKAGE DÉCENTRALISÉ D’ÉNERGIE VERTE
Concept consommateur-stockeur
L’idée générale est de décentraliser le stockage de l’énergie électrique verte intermittente, directement vers le consommateur, comme solution évolutive, vers la transition énergétique. Il est notoire que le stockage conditionne grandement le développement des énergies renouvelables.
- Stockage d’énergie verte dans le cas d’un réseau autonome
C’est le cas le plus simple ; le procédé est basé sur cet exemple de module individuel de stockage de base représenté dans la figure 1. Prenons comme exemple une station photovoltaïque de moyenne puissance, avec un réseau autonome alimentant un centre de vie de plusieurs dizaines de consommateurs ; chaque consommateur dispose d’un module ou kit individuel, dimensionné selon ses besoins ; le jour, la consommation est branchée directement sur l’arrivée d’énergie, « au fil de l’eau », en même temps que s’effectue la charge du kit de stockage ; la consommation est commutée sur le stockage en fin de jour, par l’inverseur F. La durée de la charge et la commutation de la consommation sont obtenues par l’utilisation du commutateur horaire programmable D. La station PV ne stocke que ce qui est nécessaire à son propre fonctionnement, ses services auxiliaires. Remarque : En cas d’absence durable de l’ensoleillement, la commutation de la consommation sur le stockage peut être obtenue grâce une cellule photo adaptée.
- Stockage d’énergie verte dans le cas des réseaux publics classiques
Pour la mise en œuvre de ce concept, nous avons besoin des réseaux électriques publics et dans une première étape de consommateurs aux profils particuliers, choisis selon certains critères : consommation moyenne et importante, incitation économique, conviction écologique, consommateurs n’ayant pas de possibilité d’installer leur propre station solaire ou éolienne, souhaitant se passer de groupe de secours classique fonctionnant avec un moteur thermique. Les PME/PMI sont des consommateurs-stockeurs idéaux.
- Remarque
Certains consommateurs-stockeurs peuvent utiliser d’autres moyens de stockage, s’ils en ont la possibilité : STEP, volant inertiel, air comprimé, hydrogène… Le concept sera étendu aux petits consommateurs dans une seconde étape.
- Définitions
Il nous faut faire la différence entre un client qui a établi un contrat avec un fournisseur d’énergie verte pour sa consommation propre et un consommateur-stockeur; ce dernier doit assurer en plus la fonction stockage pour-lui-même et pour le compte de son fournisseur, qui peut être également producteur d’énergie verte ; l’énergie stockée est consommée par le consommateur-stockeur pendant la période quotidienne « heures de pointe » ou ponctuellement réinjectée sur le réseau à la demande du fournisseur. Il y a donc une différence entre une énergie verte en général et une « énergie verte à stocker » ; cette dernière provient d’un site éolien ou photovoltaïque qui ne possède pas de moyen de stockage important et qui a décidé de s’inscrire dans le programme consommateur-stockeur. Ainsi, une énergie délivrée par une STEP n’est pas une « énergie à stocker » puisqu’elle provient d’un premier stockage. Comme exemple, l’équipement standard de stockage par batterie, constitué par un module composé de batteries + chargeur/onduleur + l’électronique nécessaire, est installé chez le consommateur éligible au programme. Cette configuration peut évoluer, et/ou s’adapter aux autres modes méthodes de stockage
- Smart Grid : cas des réseaux intelligents
Les réseaux intelligents ou « smart grid » bénéficient des nouvelles technologies NTIC et possèdent donc tous les outils numériques, matériels et logiciels, nécessaires pour une gestion optimisée ; ces réseaux sont en outre dotés de centres d’acquisition de données en temps réel (SCADA) ; ces données (schémas des réseaux en temps réel, télémesures, statut des différents organes, statut des lignes HT…etc.) sont facilement remontées vers des centres de supervision aux niveaux supérieurs, régionaux et nationaux (Dispatchings). Par suite, les données concernant les sites de production d’énergie verte sont ou peuvent être visibles avec une grande transparence et temps réel. D’autre part, les centres de supervision peuvent interagir sur les réseaux. Dans un tel environnement de technologie avancée, la gestion de stockages déportés ne posera pas de difficultés aux fournisseurs d’énergie verte ; des petits automates programmables et communicants sont installés chez le consommateur-stockeur ; basique pour les petits consommateurs-stockeurs ou plus évolués pour les consommateurs-stockeurs plus importants ; ces automates reçoivent les instructions du fournisseur en temps réel, via des interfaces de téléaction simplifiées (SMS, RFID…). Dans le cas de consommateurs-stockeurs importants, l’option mini RTU (Remote Terminal Unit) peut être envisagée (figure 2).
- Mode basique : tout type de réseau
Ce mode est applicable sur tout type de réseau, en particulier les réseaux moins évolués numériquement ; le cycle « charge/décharge » est piloté par un commutateur horaire (D), programmé pour charger le module de stockage pendant les heures ou l’énergie verte est sensée être disponible en quantité (par exemple entre 10h et 16h quand la production photovoltaïque est prépondérante). Dans cette configuration, on peut constater, que la période des « heures creuses », la nuit, est avantageuse pour le stockage d’énergie éolienne ; le passage en mode consommation pendant les « heures de pointe », soulage le réseau à ce moment critique et équivaut à un délestage ; il en résulte l’écrêtage des pics de pointe de charge et par conséquent le lissage de la courbe de consommation, ce qui pour effet majeur la réduction du stress des surcharges sur les réseaux (figure 3). De ce point de vue, il serait loisible d’utiliser cette particularité du stockage de nuit, dans un but de stabilisation du réseau en participant au lissage de la courbe de consommation. Il faut noter que l’influence sur la courbe de consommation n’est perceptible qu’à partir d’un certain seuil de stockage installé. D’autre part, il est évident que le procédé peut répondre à d’autres besoins ; par exemple, remplacer les groupes électrogènes dans certains secteurs sensibles.
- Avantages apportés
- Pour le consommateur-stockeur
- Participation du fournisseur/producteur d’énergie verte au financement, à l’acquisition du module de stockage
- Economie (pas d’énergie comptabilisée au tarif de « pointe »)
- Sécurité d’alimentation en cas de coupure (en commutant sa consommation sur le stockage en cas de coupure)
- Possibilité de revente (uniquement dans le cas de stockage confirmé d’énergie verte)
- Contribution citoyenne à la transition énergétique
- Pour le fournisseur/producteur d’énergie verte
- Moins d’investissement sur le stockage
- Moins de frais de maintenance et de gestion
- Allègement de l’infrastructure de production
- Pour le réseau
- Ecrêtage des pics de pointe de la courbe de consommation
- Lissage de la courbe de consommation
- Diminution du stress de surcharge en période de pointe.
- Pas ou peu de nécessité de délestage
- Moins de réactif la nuit
- Pour la planète
Contribution à la transition énergétique, accélération du rythme de cette dernière, décarbonation de la planète.
Courbes de charge (fig 3)
Les zones grises correspondent à l’énergie stockée, les jaunes à l’énergie non consommée en pointe. La courbe verte représente la courbe lissée.