Systèmes de stockage sur batterie dans les réseaux DC
Systèmes de stockage sur batterie avec couplage DC
Dans l'industrie, les réseaux électriques à courant continu prennent de plus en plus d'importance, car les réseaux DC permettent d'améliorer considérablement l'efficacité énergétique et la durabilité. Pour pouvoir profiter au mieux de ces avantages, les réseaux doivent être alimentés de manière stable et sûre. Les systèmes de stockage d'énergie sur batterie (SSEB) y contribuent de manière significative.
Défi
Sécurité d'alimentation dans la All Electric Society Factory
Notre nouveau bâtiment situé à Blomberg, à savoir la All Electric Society Factory, est l'un des premiers bâtiments industriels en Allemagne à avoir été équipé d'un réseau électrique à courant continu en vue de profiter des avantages qui y sont associés. Une attention particulière a bien sûr été accordée à la sécurité d'alimentation, associée à une efficacité énergétique maximale. L'intégration d'un système de stockage sur batterie, directement relié au réseau DC, s'est donc imposée comme une évidence.
L'un des avantages d'un SSEB avec couplage DC est son efficacité par rapport aux systèmes AC traditionnels. Comme il n'est pas nécessaire de convertir le courant continu (DC) en courant alternatif (AC) et vice versa, les pertes de conversion sont évitées. Cela permet une utilisation plus efficace de l'énergie stockée, maximise la puissance disponible et fait du système de stockage sur batterie une option intéressante dans les réseaux DC.
La production rentable d'électricité à partir d'énergies renouvelables joue également un rôle important au sein de la All Electric Society Factory. Elle offre la possibilité de réorganiser stratégiquement sa propre consommation d'énergie afin de se prémunir contre la hausse des coûts de l'électricité et de garantir son approvisionnement. Un système de stockage sur batterie permet en outre d'acheter de l'électricité bon marché de manière ciblée et de l'utiliser au moment où on en a besoin.
Les systèmes de stockage sur batterie sont flexibles, car ils peuvent absorber et libérer de l'énergie électrique avec une puissance élevée et des temps de réaction de l'ordre de la milliseconde. Grâce à leur forme de construction modulaire, ils peuvent être adaptés et modulés de manière flexible – jusqu'à obtenir des systèmes de stockage industriels de grande taille. Les méthodes d'analyse permettent de surveiller et de contrôler avec précision le contenu énergétique et les performances des batteries. Les données collectées peuvent être utilisées dans les réseaux intelligents pour garantir une alimentation, un stockage et une utilisation optimisés de l'énergie. Cela contribue non seulement à la stabilité du réseau, mais permet également une intégration plus efficace des énergies renouvelables.
Un réseau électrique à courant continu optimise l'ensemble de la chaîne énergétique, de la production à la consommation en passant par la distribution. Pour ce faire, les systèmes de stockage d'énergie sont indispensables.
Tobias Lüke de Phoenix Contact Power Supplies GmbH et Roman Alberti de Voltfang GmbH
La collaboration comme facteur de réussite
Phoenix Contact collabore avec l'entreprise Voltfang
L'entreprise Voltfang GmbH, sise à Aix-la-Chapelle, développe des méthodes de recyclage des batteries de véhicules électriques. Les batteries de seconde vie ou les batteries résultant d'une surproduction et conçues pour l'électromobilité présentent généralement une capacité de charge supérieure à celle des batteries conçues pour une utilisation stationnaire. Voltfang en profite et mise sur la réutilisation de batteries haute performance, spécialement développées pour une grande résistance aux cycles. Des stratégies d'exploitation optimisées et une gestion de l'énergie intelligente permettent de maximiser la durée de vie de ces batteries et d'assurer leur efficacité dans des applications stationnaires. Le système de gestion de l'énergie de Voltfang permet, en association avec la PLCnext Technology, de mettre en œuvre des cas d'application tels que l'écrêtage des pics de charge, l'optimisation de la consommation propre, la tarification dynamique des prix d'électricité et la participation au marché de la flexibilité, ainsi que d'optimiser l'exploitation économique du système énergétique. En outre, l'équipe d'Aix-la-Chapelle s'intéresse depuis des années au couplage des systèmes de stockage sur batterie avec des réseaux électriques à courant continu. Les bases d'une collaboration fructueuse étaient ainsi posées.
Solution
De la simple idée au fonctionnement réel : un système de stockage sur batterie vient compléter la All Electric Society Factory
La collaboration entre Phoenix Contact et Voltfang a abouti à une solution dotée d'une capacité de stockage de 300 kWh. Pour le système de stockage d'électricité, qui a trouvé sa place devant la All Electric Society Factory, Voltfang a utilisé des modules de batterie requalifiés provenant de véhicules électriques. Elles bénéficient ainsi d'une seconde vie avant le recyclage grâce à l'extension de leur durée d'utilisation au sein d'un système de stockage stationnaire. Les modules de puissance DC CHARX, qui fournissent la puissance du système de 270 kW dans les deux sens du déplacement de l'énergie, servent d'interface entre le réseau DC et la batterie. Outre les composants de l'armoire électrique tels que les blocs de jonction, les composants de sécurité, les relais et les cartouches fusibles, la solution fait aussi appel à l'alimentation auxiliaire 24 V DC de la gamme Quint, y compris l'UPS de Phoenix Contact.
Les composants sont alimentés par la batterie. Le système est ainsi capable de démarrer l'ensemble du réseau DC de manière autonome et assure donc également la fonction de courant de secours dans le système énergétique du bâtiment. Le système est logé dans un conteneur de 20 pieds et est protégé contre les surtensions par les produits de la série VAL MB de Phoenix Contact. L'intégration du SSEB DC dans la gestion réseau DC se fait via la plateforme PLCnext Technology de Phoenix Contact. L'EMS de Voltfang régule les paramètres de charge et de décharge grâce à un algorithme de régulation simplifié, exclusivement via la tension système du réseau interconnecté DC. Cela permet de compenser les variations de tension et de stabiliser le réseau. La caractéristique selon laquelle la régulation doit être effectuée est indiquée au système de stockage d'énergie sur batterie par le système de gestion de l'énergie de niveau supérieur en fonction du cas d'application respectif en matière de gestion de l'énergie. En temps normal, le système de stockage fonctionne comme un stabilisateur de réseau. Cette architecture de système permet un fonctionnement évolutif et résistant aux erreurs grâce à une communication minimale entre les différents sous-systèmes du réseau d'énergie. Dans le cadre de ce projet pilote, les entreprises ont créé un système de stockage d'énergie modulaire et évolutif, à la fois durable et efficace, qui, en raison d'une meilleure efficacité et d'une faible consommation de matériaux par rapport au couplage AC, est également en cours d'intégration à échelle similaire dans d'autres réseaux DC dédiés à des applications industrielles.
Produits pour systèmes de stockage sur batterie avec couplage DC
