Retour d’expérience sur l’utilisation de batteries de seconde vie sur une centrale PV de 2 MWc

D’après pv magazine International

Circusol, acronyme de « Modèles économiques circulaires pour l’industrie de l’énergie solaire » (Circular Business Models for the Solar Power Industry), est un projet d’innovation financé par le programme Horizon 2020 de la Commission européenne. Lancé en juin 2018 pour une durée de quatre ans, il réunit 15 partenaires de 7 pays européens et vise à développer et démontrer des solutions commerciales pour l’économie circulaire dans le secteur de l’énergie solaire.

L’un de cinq démonstrateurs fonctionnant en situation réelle porte sur l’utilisation de batteries de seconde vie pour stocker l’énergie produite par la centrale PV Cloverleaf à Heusden-Zolder (Belgique). Aux côtés de ce parc de 2 MW, le site comprend un centre commercial avec un restaurant, une station-service, un parking couvert pour les camions acclimatés qui peuvent se connecter lorsqu’ils sont garés, et une borne de recharge pour les véhicules électriques.

« Stockage en tant que service »

Dans le cadre d’un accord de type « energy as a service », l’installateur PV belge Futech, investisseur principal, reste propriétaire de la centrale photovoltaïque. Le propriétaire du bâtiment lui verse une redevance mensuelle pour l’électricité consommée qui est nettement inférieure aux prix de l’électricité du réseau. L’un des objectifs du projet Circulor était alors d’augmenter le niveau d’autoconsommation du site Cloverleaf de 22,8 % à au moins 50 %. L’augmentation du niveau d’autoconsommation devait être intéressante pour le propriétaire de l’installation puisque le tarif est inférieur aux tarifs du réseau. Le propriétaire de l’installation a intégré la composante stockage et un nouveau contrat d’achat d’électricité (PPA), de type « storage as a service » a été négocié.

Augmentation de l’autoconsommation

Pour déterminer la taille optimale de la batterie, Futech a analysé l’évolution du niveau de consommation sur le site de Cloverleaf. Depuis l’installation (en juin 2017) d’une borne de recharge pour véhicules électriques, composée de 12 superchargeurs, le niveau de consommation a significativement augmenté comme le montre le graphique ci-dessous. A noter que la baisse de la consommation en 2020 a été causée par la fermeture du restaurant pendant la pandémie de Covid-19.

Grâce à l’intégration de la station de recharge pour VE, le niveau de consommation directe sur le site de Cloverleaf est passé de 22,8 % à 45,4 %. En raison de sa situation favorable à proximité des autoroutes E313 et E314, il est actuellement prévu d’installer d’autres stations de recharge rapide en courant continu sur le site de Cloverleaf, ce qui aura certainement une influence positive sur le niveau d’autoconsommation.

C’est pourquoi Futech a décidé de mettre en œuvre, dans un premier temps, un système de batteries de seconde vie relativement petit, totalisant 84 kWh. Un tel système permet d’atteindre le seuil minimum de 300 cycles de batterie par an, contrairement à un système de 200 kWh par exemple. En fonction de l’évolution de la consommation future du site Cloverleaf, la capacité des batteries pourra encore être étendue dans les années à venir.

Faisabilité technique

Après une consultation de Futech sur ses besoins, le système de batteries de seconde vie de 84 kWh, provenant de l’industrie automobile, a été fourni par la société française SNAM. Tout d’abord, un rack de batteries de 21kWh (360V) a été testé intensivement dans le laboratoire de Futech. Des problèmes mineurs concernant le système de gestion de la batterie et l’état de charge ont été résolus de manière relativement simple.

A l’origine, l’intention était d’intégrer le système de batteries de seconde vie sur le côté DC de l’installation PV. Au début, après consultation de l’opérateur de réseau local, l’autorisation d’intégrer le courant continu n’a pas été accordée car certains nouveaux composants n’étaient pas encore techniquement certifiés à ce moment-là. Quelques mois après la mise en service, la question de la certification a été résolue. En cas d’expansion future du système de stockage par batterie de seconde vie, Futech opterait pour la mise en œuvre de la technologie CC en raison de sa plus grande efficacité en aller-retour.

Au cours du mois d’août 2021, Futech a donc mis en service sa batterie de deuxième vie sur le démonstrateur Cloverleaf, selon le schéma ci-dessous. Des paramètres tels que le nombre de cycles de la batterie ainsi que son état de santé sont contrôlés en permanence afin d’obtenir une indication de la durée de vie attendue du système de seconde vie.

Faisabilité économique

L’augmentation du niveau d’autoconsommation, causée d’une part par l’installation de chargeurs de véhicules électriques et d’autre part par l’intégration d’une batterie de seconde vie, permet au propriétaire de l’installation d’acheter une quantité assez importante d’électricité à Futech à un tarif inférieur d’environ 30 % à celui du réseau. Futech bénéficie à son tour du fait qu’une part plus importante de la production photovoltaïque peut être fournie au propriétaire de l’installation à un tarif nettement plus élevé que lorsqu’elle est injectée dans le réseau, où les prix sont généralement plus volatils.

Un autre facteur crucial pour la faisabilité économique de l’intégration d’une batterie de seconde vie dans un PPA avec un utilisateur final commercial est le coût d’investissement du système de batterie car il détermine le taux auquel Futech (l’investisseur) peut offrir de l’électricité au propriétaire de l’installation. Ce coût est relativement élevé par rapport à un système de batteries neuf mais un temps de retour sur investissement acceptable de 8,5 ans a été atteint pour le projet Cloverleaf. En outre, le propriétaire de l’installation pourrait immédiatement bénéficier des économies de coûts et s’engager en outre dans l’écrêtement des pointes (réduction des pics de consommation).

À propos des auteurs

Thomas Voets est titulaire d’un master en économie (2009) et a développé un intérêt particulier pour l’économie environnementale. Depuis 2015, il travaille pour l’installateur photovoltaïque belge Futech, où il est responsable du département marketing. Thomas est fortement impliqué dans le projet Horizon 2020 CIRCUSOL sur les modèles économiques circulaires pour l’industrie de l’énergie solaire.

Ismaël Ben-Al-Lal est titulaire d’un master d’ingénieur industriel (2008) et est le fondateur et le PDG de U2P, un groupe composé d’entreprises actives dans le domaine des énergies renouvelables telles que Futech et iLumen. Il a été membre de l’équipe solaire belge au World Solar Challenge 2007 et champion d’Europe en tant que membre de l’équipe Formula Zero 2008.