Les dispositifs de captation de l’énergie solaire deviennent de plus en plus efficaces et concurrentiels, mais leur intermittence et l’obligation de faire appel à d’autres sources d’énergie pendant les journées couvertes et après le coucher du soleil demeurent un problème majeur.
La capacité de génération d’énergie solaire lors d’une matinée pluvieuse est très différente de la production pendant un matin ensoleillé et froid, alors que la demande reste souvent la même. Les systèmes photovoltaïques de grande capacité doivent être doublés d’autres systèmes de production d’électricité qui prennent la relève quand la demande dépasse la production, par exemple tôt le matin et pendant la soirée, deux périodes où la demande est forte.
L’une des avenues privilégiées pour régler le problème de l’intermittence consiste à mettre en place des dispositifs permettant d’accumuler les surplus produits par les systèmes d’énergie renouvelable pour ensuite distribuer ces surplus à la demande. Cette technologie suscite un vif intérêt présentement.
Dans un rapport publié en septembre 2015, le cabinet d’experts-conseils Frost & Sullivan prévoit que la demande de solutions de stockage de l’énergie sera multipliée par 20 entre 2014 et 2024.
Un vieux concept
L’idée de stocker l’énergie n’est pas nouvelle, loin de là. Les installations hydroélectriques génèrent de l’énergie en faisant passer l’eau d’un réservoir en amont vers un autre situé plus bas. Quand la demande est faible, l’énergie excédentaire est utilisée pour ramener l’eau dans le réservoir supérieur par pompage. Quand la demande est forte, l’eau stockée est relâchée dans les turbines vers le réservoir inférieur pour produire de l’électricité.
Les systèmes de production d’énergie renouvelable basés sur le soleil et le vent font plutôt appel à des systèmes d’accumulation de l’énergie sur batteries, qui transforment l’énergie électrique en énergie électrochimique. Ces accumulateurs existent en différentes capacités et configurations, allant des systèmes pour usage domestique de 3 à 6 kilowatts (kW) jusqu’aux solutions publiques massives pouvant emmagasiner 4 mégawatts (MW) et plus.
Comme les grands systèmes photovoltaïques à énergie solaire, les grandes installations de stockage de l’énergie fonctionnent sur le courant continu (c.c.), la tension pouvant aller de 600 volts à 1 000 et même 1 500 volts. Les systèmes à courant continu sont comparables aux systèmes photovoltaïques et les modules batteries peuvent être connectés en série tout comme les chaînes photovoltaïques.
Élimination des risques
Les systèmes de stockage de l’énergie diffèrent cependant des systèmes photovoltaïques sous certains aspects importants. Afin d’éliminer le risque élevé de formation de courants de court-circuit dans les systèmes de stockage basés sur batteries, ABB propose des coupe-circuits bidirectionnels offrant une protection contre les surcharges et les courts-circuits.
La présence de courant de crête pendant le cycle de décharge des batteries peut aussi endommager les coupe-circuits, qui semblent alors fermés et en bon état alors qu’ils ne fonctionnent plus correctement. Du côté du courant alternatif, les harmoniques élevées peuvent produire des déclenchements intempestifs. Les composants utilisés doivent donc être immunisés contre les défaillances harmoniques.
Les systèmes de stockage de l’énergie doivent être soigneusement conçus et intégrés aux réseaux de production d’énergie solaire au moyen de composants qui assurent un fonctionnement sûr et fiable. Les composants qui intègrent et protègent les systèmes de stockage de l’énergie dans les installations photovoltaïques doivent en effet être sélectionnés avec grand soin.
ABB offre des produits qui répondent à des besoins particuliers. Pour les grands systèmes de stockage de l’énergie, ce sont des produits basse tension comme les coupe-circuits compacts c.a. principaux Tmax et Emax 2, immunisés contre les harmoniques. D’autre part des composants de convertisseur basse tension comme le bloc d’alimentation CP-E, qui offre des fonctions de faible consommation et de dissipation de la chaleur pouvant atteindre une efficacité de 94 pour cent, et le moniteur d’isolation CM-IWN pour c.c. haute tension, à capacité maximale de 1 000 volts dans les coupleurs CM-IVN.
La gamme d’équipements LV pour systèmes de stockage de l’énergie compte aussi des dispositifs de protection des batteries haute tension, dont la gamme de coupe-circuits Tmax PV et Emax DC S800 et les interrupteurs fusibles OS. La capacité de ces dispositifs compacts varie de 880 à 1 500 volts c.c.
Les coupe-circuits et interrupteurs-sectionneurs principaux c.c. pour tensions élevées d’ABB comprennent les gammes Tmax et Emax, dont la capacité peut atteindre 1 000 volts en tant que coupe-circuits automatiques et 1 500 volts en tant qu’interrupteurs-sectionneurs.
Les composants LV montés dans des systèmes de gestion des batteries sont d’une grande précision même lorsqu’ils sont soumis à des températures élevées. Le capteur de courant de la série ES offre par exemple une précision d’un pour cent à une température de 70 °C.
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