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Contrôle intelligent d'un essaim de batteries

Le système de batteries en essaim « SchwarmSpeicher Allgäu » stabilise le réseau basse tension dans et autour de la ville bavaroise de Kempten. Pour contrôler et commander les systèmes de stockage distribués, egrid, le spécialiste des réseaux de distribution intelligents, mise sur les contrôleurs WAGO en raison de leur flexibilité, de leur fiabilité et de la qualité de leur service.

Le caisson en béton de la taille d'un garage, situé entre des immeubles collectifs, des courts de tennis et des piscines à l'ouest de Kempten, pourrait être un poste de transformation classique du réseau local. Cependant, derrière la porte métallique ne se cache ni un transformateur ni un tableau de distribution moyenne tension, mais 36 batteries lithium-ion empilées pour former un mur noir. Il s'agit de l'une des cinq grandes batteries réparties dans la région de Kempten que l'opérateur local AllgäuNetz utilise pour garantir la stabilité du réseau de distribution.

Et cela est nécessaire, car comme dans de nombreuses autres régions, le réseau basse tension de Kempten et de ses environs a été soumis à une pression importante ces dernières années. La raison : l'augmentation significative de l'alimentation en électricité provenant d'énergies renouvelables. Le nombre de jours où l'électricité a été réinjectée au niveau moyenne tension en est un exemple clair : jusqu'à il y a quelques années, cela était très rare, mais depuis 2017, cela s'est déjà produit plus d'une centaine de fois.

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Renforcement intelligent du réseau

Cependant, au lieu de poser de nouvelles lignes à grands frais, l'opérateur réseau a décidé d'investir principalement dans des mesures intelligentes pour renforcer le réseau existant, notamment dans un système de batteries de stockage distribuées. Ce système de batteries soutient le réseau local à l'aide d'algorithmes sophistiqués et de la technologie de communication, de mesure et de contrôle de WAGO. Les batteries, d'une capacité de 500 kilowatts chacune, ont été installées spécifiquement aux endroits où une grande quantité d'électricité est injectée dans le réseau et retirée avec un certain décalage.

Le système de stockage en essaim, baptisé « SchwarmSpeicher Allgäu », a été mis en service fin 2017. La conception, la planification et l'exploitation du système de batteries ont été traitées par egrid applications & consulting GmbH, une coentreprise d'Allgäuer Überlandwerke et de Siemens spécialisée dans les services de conseil liés à la conception de réseaux de distribution intelligents.

36 packs de batteries lithium-ion empilés pour former un mur noir : l'opérateur de réseau local, Allgäuer Überlandwerke, utilise au total cinq de ces grandes batteries réparties dans la région de Kempten afin d'assurer la stabilité du réseau de distribution. Pour la gestion du système de stockage en essaim, egrid mise sur une exploitation polyvalente. Cela permet d'exploiter différentes sources de revenus. « La fonction la plus importante du système est de fournir la puissance de commande principale. Nous soutenons généralement aussi le réseau local avec cela », explique Bernhard Rindt, directeur général d'egrid. De plus, les systèmes de stockage absorbent occasionnellement les pics qui surviennent lors de l'utilisation du réseau. Les batteries servent également de système d'alimentation de secours. Cela permet au gestionnaire de réseau d'investir moins d'argent dans l'achat et l'exploitation de groupes électrogènes diesel, qui traitent normalement ces pics.

Avec un cadre de gestion de l'énergie adapté, d'autres modes de fonctionnement seront possibles à l'avenir, par exemple dans le cadre de la « gestion de la demande » (DMS) ou de la fourniture de puissance réactive.

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Le caisson en béton de la taille d'un garage, situé à l'ouest de Kempten, remplit la fonction d'un poste de transformation local classique. Derrière la porte métallique se trouvent des batteries de stockage à la place des transformateurs ou des appareillages de commutation moyenne tension.

Mieux ensemble

Pourquoi egrid a-t-il opté pour un système de batteries de stockage à contrôle intelligent plutôt que d'installer de grandes batteries isolées? « Le système de stockage en essaim offre immédiatement une série d'avantages. Par exemple, il est beaucoup plus facile de maintenir les batteries individuelles à un état de charge optimal de quarante à soixante pour cent. Pour ce faire, le système active en priorité la batterie qui se trouve juste à la limite supérieure ou inférieure de cette plage », explique Rindt. De plus, il est plus facile de contrôler l'accumulation de chaleur des batteries dans le système, ce qui prolonge leur durée de vie. Enfin, la disponibilité augmente : si l'un des packs de batteries ne fonctionne plus correctement ou si des travaux de maintenance doivent être effectués, les quatre systèmes de stockage restants peuvent compenser le manque de capacité.

Les différentes installations sont surveillées et contrôlées depuis une salle de contrôle occupée 24 heures sur 24. L'énergie de régulation négative et positive est fournie automatiquement en fonction des écarts de fréquence mesurés sur place. Toutefois, egrid a également mis en place des algorithmes de contrôle supplémentaires afin de garantir que les batteries restent à un état de charge optimal en exploitant les degrés de liberté. Si les systèmes de stockage doivent être utilisés pour limiter les pics de charge dans le réseau, le système est exploité depuis le centre de contrôle dans un mode de fonctionnement alternatif.

Une culture d'entreprise fiable et une technologie flexible

Qu'il s'agisse d'énergie de commande, de réduction des pics de réseau ou d'autres applications, les contrôleurs WAGO garantissent une communication fiable entre les différents composants du système. WAGO participe aux projets egrid depuis plusieurs années. « Nous apprécions notamment l'orientation à long terme de WAGO en matière de développement de produits », déclare Rindt. « De nombreuses grandes entreprises sont constamment à la recherche de la prochaine grande innovation. Et elles se retirent rapidement d'un segment de marché si les choses ne se passent pas comme prévu. D'après notre expérience, WAGO a une culture très différente. » Cela inclut également l'orientation service du fabricant : « Nous avons toujours obtenu très rapidement l'aide dont nous avions besoin de la part de WAGO », souligne Rindt.

En outre, les considérations techniques plaident également en faveur des produits WAGO. « La stratégie libre de WAGO nous convient très bien », explique le directeur d'egrid. Avec Linux® comme système d'exploitation de base pour les contrôleurs, le spécialiste des réseaux intelligents est en mesure de réagir rapidement et à moindre coût aux nouvelles exigences. « WAGO combine Linux® avec CODESYS Runtime et la possibilité d'ajouter notre propre code source. Presque aucun autre fournisseur n'offre une telle flexibilité », affirme Rindt avec conviction. De temps à autre, les exigences techniques et fonctionnelles d'un système de batterie changent après l'installation. « Par exemple, un opérateur de réseau peut souhaiter avoir accès à des renseignements supplémentaires sur l'état des batteries après coup. Avec WAGO, nous pouvons répondre très facilement à ce type de demande : il suffit d'ajouter quelques lignes de code. »

Texte : Ulrich Menzel | WAGO
Photo : Ralph Diermann | EGRID APPLICATIONS & CONSULTING GMBH

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Bernhard Rindt, directeur général d'Egrid Applications & Consulting GmbH, explique la gestion du système de stockage en essaim. « Le fonctionnement polyvalent nous permet d'exploiter différentes sources de revenus. » Cependant, la fonction la plus importante du système est de fournir l'énergie de commande primaire. « Nous soutenons également le réseau local de manière générale. »
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