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Point de vue de Jean-Pierre Joly (INES) :

Les problématiques de stockage font l’objet d’activités de recherche depuis de nombreuses années au Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA). De nouveaux programmes ambitieux sur les nouvelles technologies de l’énergie ont récemment été développés. Cela s’est fait par deux approches technologiques différentes :



  • une approche « bottom up » qui consiste, afin de mettre au point des technologies de batteries innovantes, à travailler et à entreprendre des recherches à partir des matériaux. Ces activités de recherche sont essentiellement localisées au Laboratoire d’innovation pour les technologies des énergies nouvelles et les nanomatériaux (Liten) ;
  • une approche « top down » dans laquelle ce sont les besoins d’intégration de l’énergie solaire sur le réseau qui orientent les travaux de recherche et la conception des systèmes de stockage. En effet, le CEA est fortement engagé sur le développement de l’énergie solaire, énergie par nature « variable » (plutôt qu’intermittente, car elle est un peu plus prédictible que d’autres), ce qui pose des problèmes pour son insertion sur les réseaux électriques. Cette activité est localisée à l’Institut national de l’énergie solaire (INES).

Le CEA travaille également sur les problématiques associées aux véhicules électriques et au stockage de l’électricité à partir des batteries des véhicules.


Source : INES

Concernant les développements technologiques des batteries Lithium-Ion, deux types de recherche sont menés :

  • des recherches en amont sur les matériaux (problématique d’électrodes positives et négatives et d’électrolytes) : le panel de matériaux dont on dispose est assez large pour répondre à des applications et des cahiers des charges assez différents, selon les batteries et l’utilisation que l’on en fait ;
  • des recherches sur les prototypes : le CEA a installé une plateforme de prototypage qui permet d’assembler des éléments de batteries (des cellules et des modules complets) et de travailler sur les problématiques afférentes.


Source : INES

L’infrastructure située à l’INES est une infrastructure d’évaluation des technologies. Depuis deux ans, il existe une plate-forme qui permet d’évaluer les batteries de très grosse puissance (500 V, 700 A) et d’évaluer les batteries en test climatique dans une très large gamme de températures.


Source : INES

L’ensemble de ces recherches et de ces tests – réalisés selon des procédures élaborées et validées à l’échelon international – a permis de constituer une base de données complète, comprenant un grand nombre de paramètres (temps de réponse, puissance disponible, ratio puissance/énergie, profondeur de décharge, durée de vie, coût, etc.) et ce sur une large gamme de batteries : des prototypes mais aussi des batteries commercialisées (plomb, sodium bêta, supercapacités, Lithium-Ion, Redox, NIMH, NICd).

L’INES est également pionnier dans le développement d’indicateurs de l’état de charge des batteries plus précis qui permettent d’évaluer l’énergie globale restante et la puissance disponible, avec des jauges spécifiques.


Source : INES

Les systèmes de stockage sont développés pour gérer au plus près la production photovoltaïque et les besoins du réseau local. Leur développement a tout particulièrement pour objectif de faire en sorte que :

  • les consommateurs d’électricité puissent se procurer un système global qui inclut à la fois la production décentralisée variable et les moyens de stockage ;
  • ce système soit considéré par le gestionnaire de réseau comme un système fiable, prédictible et sur lequel il peut s’appuyer avec la possibilité d’avoir des plans de production définis à l’avance ;
  • ce système de stockage puisse participer aux services système.


Source : INES

Dans ce cadre, un grand nombre d’outils (algorithmes de production photovoltaïque, d’évaluation d’état de charge et d’état de l’énergie, d’évaluation d’état de santé et de vieillissement, de gestion et de pilotage du système) a été mis point permettant de caractériser et quantifier l’intermittence de la production photovoltaïque (outils de simulation à partir des prévisions météorologiques), de définir la stratégie de gestion, de choisir la technologie de stockage, d’optimiser la taille du système et de l’architecture électrique, etc.

Le CEA teste et valide également des systèmes complets de stockage grâce à des plates-formes de simulation et d’expérimentation reproduisant un micro-réseau. Ce micro-réseau est raccordé au réseau public de distribution d’ERDF et relie les installations de production photovoltaïque, les capacités de stockage, le système de pilotage global et la recharge des véhicules électriques (tel que le réseau expérimental PRISMES qui couple un champ photovoltaïque de 20 kW avec des batteries Lithium-Ion).


Source : INES

Ce réseau expérimental a permis de démontrer en grandeur réelle qu’il est possible de produire une courbe de photovoltaïque garanti dans la journée et d’ajuster la production photovoltaïque en chargeant et déchargeant la batterie.


Source : INES

Le couplage photovoltaïque/véhicules électriques fait également l’objet de tests en grandeur réelle sur une plate-forme d’expérimentation avec des Toyota Prius Hydrid rechargeables utilisées en usage courant (trajet domicile/travail).


Source : INES

Enfin, le CEA a développé une plate-forme de simulation globale pour tester les stratégies de gestion et étudier de façon paramétrique le dimensionnement des systèmes de stockage. Il s’agit de regarder en état virtuel le design d’un système (où placer les systèmes de stockage, quelle quantité de stockage mettre en fonction des différentes paramètres cités précédemment). Le CEA a notamment étudié des scénarios de type effacement de la pointe du soir.


Source : INES


Jean-Pierre Joly
19 juin 2012





Jean-Pierre Joly est Directeur général de l’Institut national de l'Energie Solaire



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