La production d’énergie renouvelable en Amérique du Nord continue d’augmenter. L’Energy Information Administration (EIA), qui fait partie du gouvernement fédéral américain, prévoit que les énergies renouvelables produiront 42 gigawatts d’électricité en 2024, soit près d’un quart de la production d’électricité aux États-Unis. La capacité renouvelable du Canada a augmenté de 2,3 gigawatts en 2023 pour atteindre une capacité installée totale de 21,9 gigawatts.
Une telle croissance signifie qu’il est essentiel d’atténuer la volatilité de la production d’énergie renouvelable. Les énergies renouvelables connaissent des hauts et des bas. Nulle part au monde y a-t-il toujours du vent ou du soleil (pas même à Philadelphie). Un système de stockage d’énergie par batterie, ou SSEB, est l’un des meilleurs moyens d’atténuer ces variations.
« Vous ne pouvez pas contrôler le soleil, mais vous pouvez contrôler vos batteries », explique Walter Schachtschneider, directeur de l’ingénierie de la branche solaire de l’équipe de PCL en Ontario.
M. Schachtschneider travaille sur les systèmes SSEB depuis des décennies.
« J’ai travaillé pendant 28 ans pour une compagnie de téléphone. Nous avions des locaux remplis de batteries au plomb. Chacune avait la taille d’un mini-frigo et générait deux volts », explique-t-il. « Désormais, les batteries sont de petites piles aux ions lithium et vous pouvez en avoir des millions. »
« La chimie a changé et les applications aussi. »
Aujourd’hui, une installation de SSEB typique consiste en un ou plusieurs conteneurs remplis de piles aux ions lithium, plus quelques équipements de sécurité, de chauffage, ventilation et climatisation, et de raccordement électrique. Les conteneurs sont câblés ensemble, le cas échéant, et connectés à un système d’alimentation plus large. Ce système élargi comprend souvent les énergies renouvelables et les utilisateurs commerciaux d’énergie.
Par exemple, PCL a installé plus de 1 500 modules solaires dans le plus grand centre communautaire de Summerside, à l’Île-du-Prince-Édouard. L’installation solaire permet à l’établissement d’économiser plus de 100 000 $ par an, mais sa capacité de production de 336 kilowattheures (kWh) produit plus d’énergie que ce dont le bâtiment a besoin lorsque le soleil brille.
C’est pourquoi le projet comprenait également un SSEB. Avec une capacité de stockage de 890 kWh, le SSEB se recharge lorsque le soleil brille à Summerside et décharge par temps nuageux. Il fournit également de l’alimentation de secours à l’installation hôte raccordée au réseau de Summerside, qui n’est pas raccordée à un grand réseau et qui dépend principalement de la production d’électricité au diesel.
Un SSEB et un projet de production d’énergie renouvelable offrent des avantages complémentaires aux clients. Mais les avantages d’un SSEB ne se limitent pas à cela. Le stockage et la décharge efficaces de l’alimentation locale sont un fort concept comportant de puissantes applications pour une grande variété d’entreprises et de services publics.
« Il existe tout un éventail d’utilisation à mesure que le monde évolue et que le réseau devient plus intelligent », explique M. Schachtschneider. « Une installation de conteneurs SSEB typique peut stocker 4000 kWh, ce qui peut faire fonctionner des centaines de maisons ou un centre commercial typique pendant des heures et réduire les besoins de production en période de pointe. Il peut aussi, par exemple, vous permettre de finir de peindre des voitures pendant une coupure de courant sur votre système de peinture dans une usine automobile. Il y a toutes ces applications précieuses ou essentielles. »
Nombre de ces utilisations deviendront de plus en plus attrayantes et urgentes à mesure que la demande d’électricité continuera d’augmenter. Selon les prévisions de l’EIA, la consommation d’électricité aux États-Unis atteindra près de 4 096 milliards de kilowattheures en 2024 et 4 125 milliards de kilowattheures en 2025. Cette croissance est due à la fois à l’expansion démographique et à l’abandon des combustibles fossiles au profit de l’électricité pour le chauffage et le transport.
Cette demande croissante sollicitera davantage le réseau. Les conséquences de cette situation ont déjà été observées. Au début de l’année 2024, par exemple, l’Alberta Electric System Operator a émis des alertes réseau pendant trois jours consécutifs à l’intention des habitants de la province. Au printemps, des coupures de courant tournantes ont frappé l’Alberta.
La Californie, quant à elle, est depuis longtemps confrontée à un problème connu sous le nom de « courbe en canards ».
« Il s’agit essentiellement d’une inadéquation entre les pics de production et les pics de demande », explique M. Schachtschneider. « La production de pointe typique est à midi solaire. Le pic de consommation se produit lorsque tout le monde rentre chez soi et allume son poêle, lorsque le soleil est sur le point de se coucher. »
« En Californie, il est tout à fait possible de stocker l’énergie excédentaire dans la fenêtre entre 10 h et 14 h et de l’injecter dans le réseau lors des pics de demande, c’est-à-dire entre 17 h et 19 h. »
En fonction des réglementations spécifiques du marché et des besoins des clients, les installations SSEB pourraient être utilisées pour renforcer la fiabilité du réseau, reporter ou éviter l’expansion des infrastructures, améliorer le résultat net en vendant de l’électricité aux heures de pointe ou en évitant d’acheter de l’électricité à ce moment-là, ou encore réduire les dépenses en électricité.
L’aspect des économies est très présent dans des marchés comme celui de l’Ontario.
« Le système électrique ici facture en fonction de votre heure de pointe de demande en électricité », explique M. Schachtschneider. « Les gros utilisateurs pourraient donc disposer de systèmes de batterie lorsqu’ils prévoient que cette heure de pointe se produira. Ils se déconnectent du réseau pendant cette période et activent un SSEB. Cela permet d’économiser beaucoup d’argent. »
« C’est un peu comme prendre l’avion pour rentrer chez soi pour les vacances. Les compagnies aériennes et les aéroports n’ont pas une capacité infinie. Un billet pour rentrer chez soi le 23 décembre peut coûter 3 000 $, mais trois semaines avant, il coûtera 400 $. »
Les avantages et les nombreuses possibilités d’utilisation des projets SSEB ont stimulé la demande dans tout le pays. PCL a réalisé des projets SSEB des Maritimes à l’Alberta pour des entreprises d’énergie renouvelable, des usines de traitement des eaux, des centres communautaires et des opérateurs de réseau.
Mais la demande maximale pour les SSEB se situe probablement quelque part dans le futur. Et cela pourrait arriver plus tôt que vous ne le pensez.
« Le premier projet SSEB que j’ai réalisé a eu lieu en 2016 au centre-ville de Toronto », explique Andrew Fleetwood, estimateur en chef et responsable des services de préconstruction chez PCL Solaire. « Cela représentait 12 mégawattheures. »
« Aujourd’hui, les gens recherchent 300, 800, 1 200 mégawattheures dans un seul projet. L’opérateur de réseau en Ontario a récemment lancé un appel d’offres pour six gigawatts de stockage par batterie. Notre réseau ne sera pas en mesure de répondre à nos besoins dans 10, 20 ou 30 ans sans des systèmes comme celui-ci pour pousser et tirer l’énergie. »
M. Fleetwood travaille sur des projets d’énergie solaire depuis 2010. Durant cette période, il a vu le coût d’achat et d’installation des panneaux photovoltaïques chuter et l’efficacité des panneaux augmenter. Cette évolution des calculs a permis à d’innombrables projets d’énergie solaire de passer de l’état de concept à celui de réalité.
Il constate une tendance similaire dans les projets SSEB.
« Nous pourrions voir d’autres technologies cellulaires au-delà de l’ion lithium », dit-il. « L’efficacité de la batterie va s’améliorer, tout comme l’ont fait les panneaux. Tout comme les voitures électriques. Les batteries ne perdent pas autant de performance au fil du temps. Les projets ne feront que prendre de l’ampleur. »
Andi Kasapi, collègue de Fleetwood, partage ce point de vue.
« Lorsque j’ai commencé à travailler dans le domaine de l’énergie solaire, les installations solaires étaient fixes — les panneaux étaient tous orientés dans la même direction », explique M. Kasapi, chargé de projets sénior chez PCL. « Le coût de leur déplacement d’est en ouest pour suivre le soleil au cours de la journée était trop élevé. »
« Mais avec le développement du marché et l’arrivée de nouveaux fournisseurs, les calculs ont changé. L’énergie supplémentaire que l’on obtient en suivant le soleil et le coût moins élevé des panneaux ont rendu cette solution viable. Je vois les batteries effectuer le même cheminement. Plus de gens sont intéressés et posent des questions. Le marché deviendra plus efficace. »
Bien entendu, les points de bascule ne sont évidents qu’avec le recul. Une organisation curieuse du SSEB qui se penche aujourd’hui sur les calculs a besoin d’un partenaire de construction qui puisse l’aider à évaluer avec précision le retour sur investissement potentiel.
« Grâce à l’expertise de Walter et de son équipe, nous pouvons évaluer le retour sur investissement d’un projet de batterie à un stade très précoce », explique M. Kasapi.
M. Fleetwood ajoute que les partenariats et l’expérience de PCL peuvent également aider les clients à réduire les coûts et à gérer les risques.
« Les batteries représentent environ 80 % du coût d’un projet SSEB », explique-t-il. « Nous entretenons des relations avec les fournisseurs de technologies de batteries qui peuvent aider les clients à réduire leurs dépenses en capital. »
« Ces systèmes sont également très puissants et rapides. Ils n’ont pas besoin de s’allumer ou de se réchauffer pour décharger, ce qui est très bien, mais cela signifie que si quelque chose va mal, cela se passe très vite. »
La vaste expérience de PCL dans le domaine des infrastructures essentielles, telles que les hôpitaux et les centrales électriques, peut aider les clients à identifier et à gérer les risques liés à l’utilisation des SSEB.
Et avec la demande croissante pour les projets SSEB, choisir le bon partenaire peut faire une énorme différence pour de nombreuses organisations.
« Dans un monde d’énergies renouvelables, explique M. Schachtschneider, le SSEB vous permet de contrôler l’approvisionnement. »