Ne négligez pas la ronde

Apr 06, 2023

Le monde s'oriente vers des sources renouvelables pour la production d'électricité dans le but de réduire la dépendance aux combustibles fossiles. Mais l'éolien et le solaire ne peuvent pas fournir un flux d'énergie constant 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, et les opérateurs de réseau ont réalisé que la nouvelle production d'électricité doit être associée au stockage pour gérer les périodes sans soleil ni vent.

La baisse du coût des batteries lithium-ion a rendu les systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS) plus abordables ; cependant, le coût des systèmes de stockage par batterie ne représente que 20 à 25 % du coût de la durée de vie d'un projet. L'équipement électrique, le terrain, les travaux sur le site, le câblage, la conception et la gestion du projet, l'intégration du réseau, le transport et les autres coûts initiaux connexes représentent 25 % supplémentaires.

COMMENTAIRE

Alors, qu'est-ce qui constitue les ~50 % restants ? L'exploitation et la maintenance, autrement appelées O&M, représentent quelques points de pourcentage. L'O&M comprend généralement les dépenses associées à l'entretien, à la réparation et à l'exploitation des systèmes de stockage d'énergie tout au long de leur durée de vie. Le reste provient du coût de l'électricité pour recharger le système, qui est considérablement affecté par l'efficacité globale aller-retour (RTE) du système.

Le coût actualisé du stockage (LCOS) est une mesure utilisée pour déterminer le coût par unité d'énergie déchargée d'un système de stockage d'énergie. Le calcul est généralement exprimé en dollars par mégawattheure (MWh) et comprend les coûts initiaux plus les coûts d'exploitation divisés par l'énergie rejetée pendant la durée de vie de l'actif.

Il existe des dizaines de variables potentielles qui peuvent être utilisées pour déterminer le véritable coût actualisé du stockage, et différents fournisseurs en ajouteront, omettront ou ajusteront différentes pour mettre leurs produits sous le meilleur jour. C'est pourquoi il est si important de comprendre le rôle de RTE et le coût de l'énergie dans un système de stockage, car ce sont souvent eux qui ont le plus d'impact. Ce sont également des composants que les fournisseurs de technologies à faible RTE escomptent le plus souvent (ou omettent complètement).

L'efficacité aller-retour est une mesure de la quantité d'énergie mise dans un système par rapport à la quantité distribuée, et est exprimée en pourcentage. Un système avec un RTE élevé (75 %+) est capable de répartir la majeure partie de l'énergie qui lui est injectée. Un RTE faible indique que le système perd une quantité considérable d'énergie, souvent à cause de la chaleur résultant de réactions secondaires irréversibles ou d'une résistance interne élevée des cellules. De nombreux systèmes de stockage d'énergie de longue durée ont des ETR inférieurs à 50 %, ce qui crée une quantité importante de gaspillage d'énergie.

Par exemple, les batteries lithium-ion ont généralement des RTE de 90 %+. En revanche, les batteries au plomb ont des RTE inférieurs d'environ 70 %, ce qui signifie qu'environ 30 % de l'énergie de charge est perdue. Les RTE pour les batteries à flux peuvent varier de 50 % à 75 %, tandis que les batteries métal-air peuvent avoir des RTE aussi bas que 40 %.

Si l'électricité utilisée pour charger les batteries à faible RTE était gratuite, l'efficacité n'aurait peut-être pas beaucoup d'importance. Mais l'électricité a toujours un coût. Certains pourraient faire valoir que pendant les périodes où l'offre dépasse la demande, les énergies renouvelables pourraient être utilisées pour recharger les batteries alors qu'elles seraient autrement réduites. Il y a une logique à cela, mais les périodes de réduction ne peuvent pas toujours être prévues.

Même si vous utilisez de l'électricité qui serait autrement réduite, vous devez attribuer une valeur monétaire. Si une turbine tourne ou qu'un panneau solaire génère de l'électricité et qu'un système de batterie stocke cette électricité, chaque composant du système est soumis à une usure normale ainsi qu'à des protocoles de maintenance et de remplacement, qui ont tous des coûts associés. Les facteurs en jeu comprennent :

Durée de vie de la technologie et taux de dégradation. La durée de vie d'un système de stockage d'énergie est déterminée par la technologie et les cycles. Tous les systèmes de stockage d'énergie se détériorent avec le temps, ce qui les rend moins efficaces pour stocker et décharger l'énergie. Il en va de même pour les sources de production. Des batteries solaires aux batteries éoliennes en passant par les batteries lithium-ion, plus les composants sont utilisés, plus la durée de vie est courte et plus le besoin de réparation, de remplacement ou d'augmentation est rapide.

Coûts de maintenance. Les panneaux solaires, les éoliennes, les systèmes de batteries, les lignes de transmission et les équipements électriques doivent tous être entretenus. Plus ils sont utilisés, plus les composants doivent être entretenus ou remplacés.

Le dernier terme à la mode dans le domaine de l'énergie est "stockage d'énergie de longue durée", ou LDES en abrégé. Bien qu'il n'y ait pas de définition unique de ce que signifie le terme, le terme en est généralement venu à décrire une technologie de stockage sans lithium qui peut fournir de l'énergie pendant 8 à 160 heures à un coût d'installation par MW inférieur à celui des batteries lithium-ion ou d'un standard. turbine à gaz naturel.

LDES ne se limite pas au stockage sur batterie ; les technologies sans batterie incluent l'air comprimé, la chaleur latente, les volants d'inertie, etc. En fait, l'hydroélectricité par pompage représente actuellement la grande majorité de toute la capacité LDES aux États-Unis et restera probablement dans cette position pendant une période prolongée. Les technologies de batterie positionnées pour une utilisation LDES comprennent les batteries à flux, les produits chimiques à base de zinc, l'air métallique, le nickel-hydrogène, etc.

Ces technologies fonctionnent toutes bien et sont généralement plus sûres que les batteries lithium-ion, mais elles comportent des compromis. Beaucoup ont des coûts initiaux élevés et doivent être amortis sur des périodes de 30 à 40 ans pour être compétitifs. Certains ont des densités d'énergie très faibles, nécessitant des surfaces importantes pour des installations supérieures à quelques mégawattheures. Certains sont à débit limité et ne peuvent pas se décharger aussi rapidement que nécessaire pour des applications spécifiques. Certains ont des exigences d'implantation très restreintes. Et peut-être le plus important, beaucoup ont des RTE inférieurs à 60 %, avec quelques-uns à 40 % ou moins.

Alors qu'est-ce que tout cela veut dire? La course est lancée pour construire un meilleur système de stockage, et en l'absence de norme universelle pour le calcul du LCOS, chaque fournisseur utilise un modèle qui exploite la force de sa propre technologie. Si vous étudiez une nouvelle technologie de stockage, assurez-vous de poser quelques questions lorsque les numéros LCOS apparaissent, par exemple :

Combien d'années calculent-ils en ce qui concerne la durée de vie du système ? Les batteries lithium-ion doivent généralement être augmentées ou remplacées entre 10 et 15 ans d'utilisation ; les fournisseurs avec de faibles densités ou des coûts d'installation élevés peuvent calculer sur 30 à 40 ans pour réduire leur LCOS tout en tenant compte de deux cycles de remplacement ou plus pour le lithium-ion.

Qu'est-ce qu'ils utilisent comme coût de l'électricité pour recharger le système, et comment cela se compare-t-il à vos coûts réels ? Même si vous ne prévoyez de charger le système que pendant les périodes où vous réduisez normalement les énergies renouvelables, n'oubliez pas qu'il y a toujours un coût pour faire fonctionner ces systèmes. Un système avec un RTE faible peut finir par avoir un LCOS beaucoup plus élevé même lorsque vous payez très peu pour l'électricité.

Incluent-ils le coût du terrain dans leurs calculs ? Si vous installez une installation de stockage dans une zone rurale où le terrain est bon marché, cela n'a peut-être pas tellement d'importance. Mais si vous devez placer le stockage dans ou à proximité d'une zone où le coût de la vie est élevé, le coût du terrain (et sa disponibilité) pourrait être l'une de vos principales préoccupations et devrait certainement jouer un rôle dans le calcul du LCOS.

Incluent-ils dans leurs calculs les crédits d'impôt à l'installation (CII) ou les crédits d'impôt à la production (CIP) ?Si tel est le cas, assurez-vous que les chiffres sont corrects pour vos projets et qu'ils sont appliqués de la même manière à toutes les autres technologies que vous évaluez.

—Bavardage de Mukeshest le PDG d'Alsym Energy, une société technologique développant une chimie de batterie rechargeable à faible coût et haute performance, sans lithium ni cobalt.

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