L’augmentation consiste à accroître la taille ou la capacité d’un système. Pour les systèmes de stockage d’énergie par batterie, cela signifie augmenter la capacité énergétique des batteries. Cela peut passer par le repowering d’un système après une dégradation ou par une décision commerciale visant à prolonger la durée du projet. Doubler la capacité énergétique d’une batterie via une augmentation de durée pourrait accroître les revenus de 37 % aujourd’hui, et jusqu’à 88 % sur la durée de vie du système.

Cet article explique ce que signifie augmenter une batterie, comment cela peut être réalisé et pourquoi l’augmentation prend de plus en plus d’importance.

L’augmentation, c’est simplement plus

Comme mentionné, l’augmentation est le processus qui vise à accroître la capacité énergétique d’une batterie. Cela peut servir à restaurer la capacité initiale après une perte due à la dégradation, ou à aller au-delà de la capacité d’origine. Dans les deux cas, la décision d’augmenter une batterie vise à améliorer son potentiel de génération de revenus.

Après une augmentation, une batterie peut avoir :

• Une capacité énergétique supérieure mais la même puissance nominale, ce qui augmente la durée d’utilisation de l’unité.
• Une capacité énergétique, une puissance nominale et une durée toutes plus élevées.

Il existe de nombreuses façons d’augmenter une batterie

L’augmentation d’une batterie peut inclure une ou plusieurs des actions suivantes :

• Remplacement des modules de batterie existants : il s’agit essentiellement de remplacer les anciens modules par des neufs.
• Ajout de modules de batterie supplémentaires : augmentation de la capacité énergétique en installant de nouveaux packs de batteries.
• Mise à niveau des packs de batteries : remplacement complet des packs par une technologie plus performante ou moins coûteuse, qu’il s’agisse du lithium-ion ou de nouvelles chimies comme le sodium-ion.
• Modernisation des systèmes de conversion d’énergie : L’augmentation d’un site de batteries peut dépasser le simple remplacement des cellules. Les onduleurs sont essentiels dans les systèmes de stockage, mais ils peuvent se dégrader avec le temps. Remplacer un onduleur ancien permet d’améliorer l’efficacité globale du système.

Augmentation AC vs augmentation DC

Il existe deux types d’augmentation selon le mode de connexion : courant alternatif (AC) et courant continu (DC). Les batteries fonctionnent en DC. Sur site, les systèmes de conversion (PCS) comme les onduleurs transforment l’électricité des batteries en AC pour la compatibilité avec le réseau.

L’augmentation AC consiste à connecter de nouvelles batteries après l’onduleur existant (côté AC du système). Cela nécessite donc des onduleurs et systèmes de contrôle supplémentaires, sans modifier l’installation en place. L’avantage est une grande modularité et flexibilité, idéale pour moderniser des installations existantes sans interruption majeure. Cependant, l’équipement supplémentaire de conversion d’énergie peut rendre cette méthode plus coûteuse et demander plus d’espace.

L’augmentation DC ajoute de nouvelles batteries directement du côté DC, avant l’onduleur. On utilise ainsi les onduleurs et systèmes de contrôle déjà présents. Cette méthode est plus économique et permet de gagner de la place, mais peut nécessiter l’arrêt du système pendant l’installation et est limitée par la capacité des onduleurs existants. De plus, les nouvelles batteries doivent être compatibles avec le système en place. Ainsi, l’augmentation DC convient surtout aux sites conçus dès le départ pour être augmentés.

Le choix de la méthode dépendra de critères techniques et commerciaux.

L’augmentation permet d’accroître les revenus

Une capacité énergétique supérieure signifie un potentiel de revenus plus élevé. Après la saturation des services de réponse en fréquence, les batteries se tournent vers des services nécessitant plus d’énergie et de cycles, comme le trading sur les marchés de gros ou le mécanisme d’équilibrage. De janvier à août 2024, les systèmes de deux heures ont généré 37 % de revenus de plus que ceux d’une heure.

Cela signifie que l’augmentation peut être avantageuse pour les batteries de plus courte durée. Passer d’une batterie de 30 minutes à une heure, ou d’une heure à deux heures, permet de débloquer un potentiel de revenus plus important.

L’augmentation permet aussi de compenser la dégradation (appelée également repowering). Les systèmes de stockage sur batterie peuvent perdre jusqu’à 5 % de leur capacité énergétique disponible dès la première année d’exploitation, et jusqu’à 40 % après 15 ans.

La dégradation est principalement liée au cyclage. Le passage à des services à plus forte énergie implique que les batteries sont davantage sollicitées, ce qui accélère leur dégradation. Augmenter une batterie permet de limiter le risque de perte de revenus liée à cette dégradation.

La baisse de capacité due à la dégradation peut aussi poser problème pour les contrats long terme du Capacity Market. Les batteries doivent prouver lors de tests de performance étendus qu’elles peuvent fonctionner à la capacité requise pendant 15 ans, sous peine de voir leur contrat résilié.

Un facteur clé dans la décision d’augmenter une batterie est le coût du processus – et si l’augmentation des revenus compensera ce coût.

Le coût de l’augmentation baisse

Le prix des cellules de batterie a atteint des niveaux historiquement bas cette année et devrait continuer de baisser, ce qui signifie que le potentiel de revenus supplémentaire dépassera de plus en plus le coût de l’augmentation.

Les décisions d’augmentation ou de repowering doivent être pesées face aux réductions de coûts et aux prévisions de revenus. Dans cet exemple, une batterie pourrait retrouver 44 % de sa capacité initiale pour moins de la moitié du coût actuel. Cependant, si la capacité tombe à 56 %, cela peut annuler cette économie. Il peut donc être plus avantageux de repower plus tôt.

Les batteries sont déjà augmentées

En 2024, la capacité totale des batteries en Grande-Bretagne a déjà augmenté d’au moins 113 MWh grâce à l’augmentation de batteries existantes. Cette capacité provient de trois batteries Gresham House au deuxième trimestre 2024, avec 220 MWh supplémentaires prévus d’ici la fin de l’année.

Les sites concernés vont de Nevendon, opérationnel depuis 2017, à Melksham, qui n’est pas encore en service. L’augmentation de ces systèmes permettra de doubler la durée moyenne de stockage, passant d’une à deux heures.

Avec la baisse des coûts des cellules, l’évolution des stratégies de revenus et le vieillissement des batteries, on peut s’attendre à ce que l’augmentation devienne de plus en plus courante – que ce soit pour repower un site ou pour prolonger la durée suite à une décision commerciale.