La connexion de grands systèmes de batteries au réseau électrique offre la possibilité de capturer et de stocker de l'énergie renouvelable pendant les périodes venteuses et ensoleillées, puis utiliser l'énergie stockée pendant les périodes moins ensoleillées et moins venteuses. Là, pas de surprise.

L'intégration des batteries dans le réseau nécessite qu'elles fournissent aux opérateurs suffisamment de revenus pour participer. Mais déterminer quel type de batteries doit être connecté est compliqué, pour de nombreuses raisons différentes. L'une des raisons à cela est que la décision doit tenir compte d'une multitude de variables, notamment la chimie de la batterie, les tâches que les batteries effectueront le plus souvent (qui vont bien au-delà du simple stockage et récupération d'énergie), ainsi que les subtilités des règles du marché et de la tarification de l'énergie.

Alors que l'idée de comptabiliser le type de batterie, tâche de batterie, le prix, et les règles du marché peuvent sembler du bon sens, combiner ces analyses est compliqué, et souvent pas fait. Ou du moins pas fait aussi minutieusement que nécessaire pour prendre les meilleures décisions financières lorsqu'il s'agit de choisir un stockage par batterie connecté au réseau.

C'est là qu'intervient une équipe d'ingénieurs et d'économistes de l'Université de Californie à San Diego.

Une nouvelle étude en Énergie naturelle des laboratoires du professeur de nano-ingénierie de l'UC San Diego Shirley Meng et du professeur d'économie de l'UC San Diego Graham Elliott propose une approche combinée de la chimie et de l'économie qui devrait faciliter l'identification des types de batteries les mieux adaptés à des applications particulières sur le réseau énergétique californien et au-delà.

Les chercheurs développent une suite d'outils open source qui, espèrent-ils, seront utiles en Californie et ailleurs.

« Vous ne pouvez pas considérer le coût par mégawattheure de stockage comme un nombre absolu fixe. Ce n'est pas ainsi que fonctionnent les systèmes de batterie, et les complexités augmentent encore plus lorsque vous examinez des systèmes connectés au réseau, ", a déclaré Shirley Meng, professeur de nano-ingénierie à l'UC San Diego. "Vous devez regarder de manière large afin d'avoir une image précise de ce qui se passe financièrement avec les batteries connectées au réseau. C'est pourquoi nous collaborons avec des économistes. Pour avoir un réel impact, vous devez penser au-delà du laboratoire, " a déclaré Meng.

Le stockage de l'énergie est essentiel pour amener des sources d'énergie renouvelables et moins coûteuses au réseau.

« Les systèmes de batterie doivent être financièrement viables pour les opérateurs avant qu'ils ne soient connectés au réseau, " a noté Graham Elliott, professeur d'économie à l'UC San Diego. " Cela dépend de nombreux facteurs, des marchés de l'énergie et des caractéristiques des batteries elles-mêmes. Notre travail est une étape pour mieux comprendre le lien entre ces deux aspects. »

Le court extrait ci-dessous de la section des conclusions du nouveau Énergie naturelle document offre un aperçu à la fois de l'approche et de l'impact de ce type de travail.

« Contrairement à la littérature actuelle, nous montrons que pour évaluer avec précision le revenu potentiel d'une technologie de stockage d'énergie sur le réseau, il est insuffisant de supposer des efficacités constantes dans différentes applications. Par exemple, pour la batterie lithium fer phosphate (LFP), si l'on supposait que l'efficacité de l'application de décalage temporel (93,1%) était cohérente dans toutes les applications de batterie, cela entraînerait une erreur substantielle dans le calcul des recettes. Pour les embouteillages, applications de rampe et de régulation de fréquence, le pourcentage d'erreur dans le calcul des revenus serait de 6, 11 et 15 % respectivement."

Centre d'énergie et d'énergie durable à l'UC San Diego

Cette collaboration fait partie du travail interdisciplinaire de l'UC San Diego Sustainable Power and Energy Center, où Shirley Meng est directrice, et Graham Elliott est membre du corps professoral. La recherche au Sustainable Power and Energy Center s'étend de la recherche théorique en passant par les expériences et la caractérisation des matériaux jusqu'aux tests en conditions réelles d'appareils sur le micro-réseau du campus. Le laboratoire Meng, par exemple, poursuit de nombreux axes de recherche visant à mieux comprendre le fonctionnement des batteries, souvent en temps réel, de l'échelle nanométrique au niveau du système.

Vers des outils open source

« Les études publiques existantes sur la génération de revenus ne donnent pas de réponses précises à l'évaluation d'une chimie ou d'un emplacement de marché en particulier, " a déclaré Elliott. "Nos programmes sont concentrés sur une partie du marché, mais s'être concentré sur cela fournit des résultats qui sont aussi proches que possible du fonctionnement d'une batterie sur le réseau."

Les chercheurs de l'UC San Diego rendent tous les protocoles et outils d'évaluation économique open source et accessibles au public. Ils notent que ces protocoles et outils d'évaluation doivent être modifiés pour différentes grilles (par exemple, New York a des règles de marché différentes de celles de la Californie), "Il faut donc faire preuve de prudence lors de l'utilisation de ces outils, " a déclaré Meng.

Cette étude se concentre sur les performances des blocs de construction fondamentaux (batteries au niveau des cellules) de ces systèmes de stockage pour une variété d'applications et les travaux futurs prendront les effets de variables supplémentaires, comme l'électronique de puissance, en compte.

« Limites des données sur le fonctionnement du marché, notamment la compréhension des quantités d'énergie demandées par les produits de régulation et de montée en puissance, entravent également notre capacité à comprendre pleinement la valeur des batteries sur les marchés, ", a déclaré Elliott.