Ce projet a été déployé en Afrique du Sud afin de répondre aux besoins d'alimentation de secours, de gestion de la charge et d'optimisation énergétique d'un client commercial et industriel local. Le système se compose de deux armoires de stockage d'énergie refroidies par air de 125 kW/241 kWh, fournissant une puissance nominale totale de 250 kW et une capacité de stockage d'énergie totale de 482 kWh.

Le système prend en charge le fonctionnement en parallèle de plusieurs unités, permettant l'ajout d'armoires de stockage d'énergie supplémentaires en fonction de la croissance future de la charge et de l'évolution des besoins en électricité.

Dans certaines régions d'Afrique du Sud, la capacité limitée du réseau électrique, les coupures de courant et les fluctuations de tension peuvent perturber la production, le fonctionnement des équipements et les activités commerciales courantes. Les solutions traditionnelles de groupes électrogènes diesel engendrent des coûts élevés de carburant et d'entretien, ainsi que des nuisances sonores et des émissions polluantes, et nécessitent une gestion quotidienne complexe.

Pour répondre aux exigences du client en matière de fiabilité de l'alimentation électrique, de maîtrise des coûts et de facilité de maintenance, ce projet met en œuvre une solution intégrée de stockage d'énergie par batterie refroidie par air. Ce système améliore la capacité d'alimentation de secours, optimise la consommation d'électricité et réduit la pression sur le réseau lors des pics de consommation, offrant ainsi au client une alimentation énergétique plus stable, flexible et économique.

2. Configuration du système

Le projet comprend deux armoires de stockage d'énergie extérieures refroidies par air, chacune d'une puissance nominale de 125 kW et d'une capacité de stockage d'énergie de 241 kWh.

Lorsqu'elles fonctionnent en parallèle, les deux unités fournissent :

• Puissance nominale totale : 250 kW
• Capacité totale de stockage d'énergie : 482 kWh
• Puissance nominale unitaire : 125 kW
• Capacité de stockage unitaire : 241 kWh

Chaque armoire intègre le système de batterie, le système de conversion de puissance (PCS), le système de gestion de batterie (BMS), le système de gestion de l'énergie (EMS), le système de contrôle de la température, le système de protection contre l'incendie et les composants de protection électrique.

Cette conception hautement intégrée réduit les travaux d'installation des équipements sur site et de mise en service du système. Elle raccourcit également la durée du déploiement du projet et minimise les risques de compatibilité entre les différents composants du système.

3. Stratégie de fonctionnement du système

En conditions normales de réseau, le système peut se charger pendant les périodes de faible demande ou de tarifs réduits, selon la stratégie d'exploitation du client. L'énergie stockée peut ensuite être restituée pendant les périodes de pointe afin de réduire la consommation du réseau et d'optimiser le profil de consommation électrique du client.

En cas de coupure de courant, de fluctuation de tension ou d'insuffisance d'alimentation électrique sur le réseau, le système de stockage d'énergie peut prendre le relais pour les charges critiques conformément à la stratégie de contrôle configurée. Ceci contribue à réduire les temps d'arrêt de production, les interruptions d'activité et les pertes dues aux pannes de courant inattendues.

Le système de gestion de l'énergie (EMS) surveille et coordonne en permanence le réseau électrique, les équipements de stockage d'énergie et les charges sur site. Il ajuste automatiquement les stratégies de charge et de décharge en fonction de la demande, de l'état de charge des batteries et des conditions de fonctionnement du système, améliorant ainsi l'efficacité énergétique globale.

4. Conception du système de refroidissement par air

Le projet adopte une architecture de refroidissement par air éprouvée. Des canaux de circulation d'air internes optimisés et des systèmes de surveillance de la température assurent une dissipation thermique continue pour les modules de batterie et les équipements de conversion d'énergie.

Comparée aux systèmes de refroidissement liquide plus complexes, la solution de refroidissement par air élimine les canalisations de refroidissement, le fluide frigorigène, les pompes et autres composants de circulation de liquide. Il en résulte une structure système plus simple, une inspection de routine facilitée et une maintenance à long terme simplifiée.

La conception à refroidissement par air contribue également à réduire l'investissement initial en équipement ainsi que les coûts d'exploitation et de maintenance à long terme.

Pour résister aux conditions climatiques extrêmes (chaleur et poussière) de certaines régions d'Afrique du Sud, l'équipement est doté d'un boîtier extérieur résistant aux intempéries, associé à une ventilation intelligente, un contrôle précis de la température et des mécanismes de protection. Ces caractéristiques garantissent une stabilité de fonctionnement optimale même dans des conditions environnementales difficiles.

5. Contrôle intelligent et gestion de la sécurité

Le système intègre trois plateformes de contrôle principales : PCS, BMS et EMS. Ensemble, elles coordonnent la gestion des batteries, la conversion de puissance, la surveillance du système et la distribution d’énergie.

Le système de gestion de batterie (BMS) surveille en permanence la tension, la température, le courant, l'état de charge et le fonctionnement des cellules de la batterie. En cas d'anomalie, il peut émettre une alerte et activer les mesures de protection correspondantes.

Le PCS gère la conversion d'énergie bidirectionnelle entre le système de batteries et le système d'alimentation CA, tandis que l'EMS développe et exécute des stratégies de charge et de décharge en fonction des besoins en électricité du client.

Grâce à des mécanismes de surveillance, d'alerte et de protection à plusieurs niveaux, le système peut identifier et gérer les risques opérationnels tels que les surtensions, les sous-tensions, les surintensités, les surchauffes, les courts-circuits et les pannes de communication. Ceci améliore la sécurité et la fiabilité globales du système de stockage d'énergie.

6. Valeur de l'application du projet

Le système fournit un soutien énergétique aux charges critiques lorsque l'alimentation du réseau est insuffisante ou interrompue, réduisant ainsi les pertes de production et d'exploitation causées par les pannes de courant.

En fonctionnement normal, le système de stockage d'énergie permet également d'écrêter les pointes de consommation, de décaler la charge et d'optimiser la consommation d'électricité. Cela réduit la pression sur la demande de pointe et améliore la capacité du réseau de distribution électrique existant du client.

L'utilisation du stockage d'énergie par batterie permet au client d'éviter ou de retarder des mises à niveau coûteuses des transformateurs et autres infrastructures électriques, tout en bénéficiant d'un accès plus flexible à l'énergie.

Le système modulaire permet une extension en parallèle. Des armoires de stockage d'énergie supplémentaires peuvent être installées en fonction de l'augmentation de la capacité de production, du nombre d'équipements ou de la demande en électricité. Ceci permet d'éviter des investissements initiaux excessifs et d'améliorer l'évolutivité du projet à long terme.

Grâce à sa conception intégrée, sa gestion intelligente de l'énergie, son coût d'investissement global réduit et sa maintenance à long terme aisée, ce projet constitue une référence pratique pour les applications de stockage d'énergie commerciales et industrielles en Afrique du Sud et sur d'autres marchés à haute température ou à réseau électrique faible.