La co-localisation du stockage n’a pas de solution universelle. De nombreuses solutions techniques existent, chacune modifiant les contraintes d’exploitation et les opportunités commerciales d’un projet. Alors, comment procéder pour co-localiser un système de stockage d’énergie par batterie avec une unité de production ?

Dans notre article précédent sur la co-localisation, nous avons présenté le concept de co-localisation du stockage d’énergie par batterie avec des sources de production. Dans ce nouvel article, nous allons détailler comment configurer concrètement un site co-localisé. Nous nous concentrons ici sur la co-localisation solaire et stockage, bien que certains aspects s’appliquent à tout type de co-localisation.

Alerte spoiler

• Le couplage AC est la méthode la plus courante pour co-localiser des projets. Cela signifie que le stockage est connecté à la production du côté AC de l’onduleur de la batterie, avant la connexion au réseau.
• Le couplage DC est une alternative pour les projets solaires et stockage. La batterie est connectée au solaire du côté DC des deux équipements. Les deux partagent alors un seul onduleur.
• Chaque solution introduit des contraintes dans l’exploitation du stockage d’énergie par batterie. En effet, une connexion réseau partagée ne permet (généralement) pas l’exportation totale simultanée des deux équipements, batterie et production.
• Le comptage peut modifier significativement l’exploitation d’un projet, en regroupant ou séparant la batterie et la source de production.

Partager (une connexion réseau), c’est s’entraider

La voie la plus courante pour la co-localisation du stockage et du solaire à ce jour passe par le couplage AC. Les deux équipements sont couplés côté courant alternatif (AC) de leurs onduleurs, avant que l’électricité n’atteigne la connexion au réseau.

Le stockage d’énergie par batterie charge ou décharge de l’électricité en courant continu (DC). C’est aussi le cas de nombreuses sources d’énergie renouvelable, dont le solaire. Ce signal électrique doit être converti en AC avant d’être injecté dans le réseau. C’est le rôle de l’onduleur.

Pour expliquer plus en détail les solutions de co-localisation, prenons l’exemple d’un projet solaire et stockage hypothétique, situé au siège de Modo à Birmingham, sous le soleil. Voici ses caractéristiques :

• Une connexion réseau de 50 MW (import et export).
• Une batterie de 50 MWh avec un onduleur de 50 MW.
• Une centrale solaire de 70 MWc avec un onduleur de 50 MW.

Petit lexique : 70MWc solaire signifie que les panneaux solaires produisent 70 MW côté DC de l’onduleur à la puissance de pointe.

À quoi ressemblerait notre site couplé AC ?

La figure 1 (ci-dessous) montre des exemples de configurations pour ces trois composants. Un site solaire et stockage couplé AC est comparé à deux sites indépendants.

• Dans le premier exemple, il existe deux projets indépendants, un stockage d’énergie par batterie et un solaire. Chacun dispose de sa propre connexion au réseau.
• Le second exemple montre les deux équipements connectés avant d’atteindre la connexion réseau. Cela permet de réduire les coûts de raccordement.
• Dans les deux projets, l’onduleur limite la génération DC totale des panneaux solaires. Limiter signifie que le solaire, à son pic, produit plus d’énergie que l’onduleur ne peut en convertir. L’excédent est perdu sous forme de chaleur. Il est courant de surdimensionner la capacité DC d’une centrale solaire par rapport à l’onduleur, afin d’obtenir une courbe d’export élargie – donc un facteur de charge plus élevé – et de meilleurs rendements.
• L’onduleur limite la production solaire avant que le stockage d’énergie par batterie ne soit connecté. Ainsi, la batterie ne peut pas se charger à partir de cet « excédent » solaire.

La co-localisation introduit des contraintes

La co-localisation des deux équipements introduit une contrainte sur la capacité d’export du site. Lorsque le solaire produit et exporte via une connexion unique, la capacité restante disponible pour la batterie diminue.

Cette contrainte signifie que la batterie et le solaire ne peuvent pas exporter à pleine puissance simultanément. L’actif le plus flexible, la batterie, adapte généralement son fonctionnement en fonction de cette contrainte.

La figure 2 (ci-dessous) illustre comment la production solaire limite la capacité d’export disponible pour la batterie.

• La nuit, le système de stockage d’énergie par batterie peut exporter à pleine puissance, car le solaire ne produit pas et la connexion réseau dispose de 50 MW de marge.
• À midi, le solaire exporte à pleine puissance et il n’y a plus de marge pour la batterie.
• Cela introduit des contraintes sur l’exploitation de la batterie et sa capacité à répondre aux services systèmes.
• L’onduleur limite le profil de production solaire non limité à 50 MW. Le système subit aussi des pertes de conversion à travers l’onduleur.

Comment cela fonctionne-t-il en pratique ?

Pour garantir la sécurité d’un site co-localisé couplé AC, il faut du matériel et des logiciels de limitation d’export. Dans notre exemple, la capacité totale d’export entre le solaire et la batterie (100 MW) dépasse la capacité réseau disponible (50 MW). Dépasser la capacité de connexion peut entraîner un déclenchement imposé par l’opérateur du réseau de distribution. Les accords de connexion réseau stipulent souvent que le site sera déconnecté si les limites sont dépassées. Ceci est régi par la certification G99, qui impose que le site puisse se connecter au réseau local.

Cela entraîne des coûts – perte d’export pendant la durée du déclenchement et pénalités de l’opérateur réseau. Ainsi, la solution sur site qui garantit que les limites d’import et d’export d’un site ne sont pas dépassées doit être robuste pour éviter ces risques.

Couplage DC : le graal de la co-localisation ?

La section précédente traitait du couplage AC. Il existe cependant une autre solution pour les projets solaires et stockage : le couplage DC. Dans un site solaire et stockage couplé DC, le couplage des deux équipements se fait derrière un seul onduleur.

La figure 3 (ci-dessous) montre comment cela fonctionnerait pour notre projet hypothétique.

• C’est la solution la plus efficace d’un point de vue technologique, avec un seul onduleur et une seule connexion réseau partagés.
• La batterie est désormais couplée au solaire derrière l’onduleur, ce qui lui permet de se charger directement à partir du solaire, y compris la production qui aurait été limitée autrement.
• Le site couplé DC présente la même contrainte que le site couplé AC. Toutefois, cette contrainte se situe désormais au niveau de l’onduleur et non plus de la connexion réseau. Il est donc physiquement impossible de dépasser la capacité d’export réseau.
• Le couplage DC peut également être préféré par l’opérateur de réseau et, dans certaines régions, être priorisé pour le raccordement.

Mais alors, où est le piège ?

Le couplage DC est souvent présenté comme la solution optimale pour la co-localisation solaire et stockage, pour les raisons évoquées ci-dessus. Pourtant, la plupart des projets solaires et stockage annoncés au Royaume-Uni à ce jour sont couplés AC. Pourquoi ?

• Bien que le partage de l’onduleur devrait réduire les coûts, les économies dans le stockage ont été favorisées par le développement de solutions tout-en-un (souvent appelées « solutions conteneurisées »). Remettre cela en cause peut annuler ces avantages.
• La puissance de sortie de l’onduleur est la combinaison des signaux solaires et batterie – ce qui inclut les variations du profil solaire. Cela peut affecter la capacité du projet à fournir des services systèmes actuellement mesurés côté AC de l’onduleur, comme la réponse en fréquence.
• Enfin, le couplage derrière l’onduleur intègre davantage les équipements solaire et stockage. Cela limite la possibilité de séparer commercialement les deux actifs, restreignant ainsi certains modes de financement disponibles pour les projets couplés AC.

Psst... donnez-nous votre avis ! 🙏

Vous pouvez désormais laisser des commentaires sur les articles Phase. Si vous avez une question ou souhaitez partager votre opinion, faites-le nous savoir ! Nous avons hâte de vous lire.