BESS : le système de stockage d'énergie par batterie, pièce par pièce

Un BESS de stockage d'énergie (Battery Energy Storage System) stocke de l'électricité dans des batteries pour la restituer plus tard : quand le soleil ne produit plus, quand le site appelle une pointe de puissance, ou quand le réseau en a besoin. Derrière ce sigle se cache un assemblage de pièces qui ont chacune leur rôle et leurs critères de choix. Cet article les passe en revue, de la cellule au pilotage, avec les chiffres des fiches techniques RelyEZ que nous distribuons.

Qu'appelle-t-on un BESS ?

Le droit français définit le stockage d'énergie à l'article L. 352-1 du code de l'énergie, rappelé par la Commission de régulation de l'énergie dans sa délibération du 7 avril 2022 : c'est « le report de l'utilisation finale de l'électricité à un moment postérieur à celui auquel elle a été produite ».

Un BESS remplit ce rôle avec des batteries électrochimiques. Le mot désigne le système complet, pas seulement les batteries. Un BESS professionnel réunit ces pièces :

Les sections suivantes reprennent ces pièces une par une.

De quoi est faite la batterie elle-même ?

La cellule

La cellule est l'élément de base. Dans le stockage stationnaire, la chimie la plus répandue est le lithium-fer-phosphate (LFP), choisie pour sa stabilité thermique et sa longévité en cyclage. Chez RelyEZ, les gammes VenturePro et GridUltra utilisent des cellules LFP prismatiques. La fiche de la VenturePro 250 précise des cellules de 314 Ah et une durée de vie d'au moins 8 000 cycles.

Le module et le rack

Les cellules sont regroupées en modules, puis les modules en racks. Le montage en série fixe la tension, le montage en parallèle fixe la capacité. Deux exemples tirés des fiches RelyEZ :

La lecture est la même dans les deux cas : 260 cellules en série dans l'armoire, 416 en série par rack dans le conteneur, et 12 racks en parallèle pour atteindre la capacité. Le pack de la VenturePro 250 est protégé en IP 67, comme les modules du GridUltra.

À quoi sert le BMS ?

Le BMS (Battery Management System) mesure en continu la tension, le courant et la température des cellules. Il calcule l'état de charge, équilibre les cellules entre elles et coupe le circuit si une valeur sort de la plage autorisée. C'est lui qui transmet les alarmes au reste du système : sur la VenturePro, par exemple, les détecteurs de fumée, de température et de gaz combustible envoient leur signal au BMS, qui déclenche l'alarme sonore et visuelle.

Deux questions à poser à un fournisseur : jusqu'à quel niveau le BMS surveille-t-il (cellule, module, rack) et comment les données sont-elles rendues accessibles (protocoles, supervision à distance) ? La VenturePro 250 communique en CAN et en Modbus TCP/RTU.

Que fait le PCS, et est-il toujours inclus ?

Une batterie fonctionne en courant continu ; un site et le réseau, en courant alternatif. Le PCS (Power Conversion System) fait la conversion dans les deux sens : il charge la batterie et la décharge. Sa puissance fixe la vitesse à laquelle le système échange de l'énergie.

C'est ici que deux offres se distinguent le plus :

• L'armoire tout-en-un intègre son PCS. La VenturePro 250 délivre 125 kW en 400 V alternatif, avec un temps de bascule entre charge et décharge inférieur à 20 ms, et un rendement alternatif maximal de 90 % hors consommation des auxiliaires, selon sa fiche.
• Le conteneur de forte capacité est souvent un bloc en courant continu. La fiche GridUltra le présente comme un conteneur DC : 2 500 kW de puissance nominale de charge et de décharge pour la version 5,016 MWh, et un rendement aller-retour de 93 % en début de vie, mesuré côté batterie. Le convertisseur et le transformateur sont des équipements distincts, choisis avec le raccordement.

Les deux rendements ne se comparent donc pas directement : l'un inclut la conversion, l'autre non. Avant de comparer des prix, il faut vérifier ce que comprend chaque offre.

Le rapport entre puissance et énergie se lit dans la désignation « 0.5P » ou « 0.25P » : le GridUltra 5,016 MWh (0.5P) se décharge en deux heures environ à puissance nominale, le 4,18 MWh (0.25P) en quatre heures. Pour choisir ce rapport selon les usages du site, voir notre méthode de dimensionnement d'une batterie de stockage pour entreprise.

Qui décide quand la batterie charge et décharge ?

L'EMS (Energy Management System) est le cerveau du BESS. Il reçoit les mesures du site (consommation, production solaire, puissance souscrite), les signaux de prix ou du réseau, et donne les consignes au PCS. Un même EMS peut enchaîner plusieurs usages dans la journée : stocker le surplus solaire à midi, écrêter une pointe de consommation en fin d'après-midi, se tenir prêt pour un service au réseau. Selon la documentation RelyEZ, son EMS collecte et stocke les données, gère les alarmes et les rapports, et peut piloter plusieurs unités de stockage à la fois.

Pour valoriser la batterie sur les marchés de l'électricité, l'EMS dialogue avec un agrégateur : c'est le rôle de notre offre agrégateur.

Air ou liquide : pourquoi le refroidissement compte-t-il ?

Une cellule lithium vieillit plus vite quand elle chauffe, et des cellules à des températures différentes vieillissent de façon inégale. Le refroidissement sert donc autant la durée de vie que la sécurité.

• Par air : des ventilateurs et une climatisation brassent l'air du conteneur. C'est le cas du GridUltra 2058 de RelyEZ.
• Par liquide : un fluide circule au contact des modules. La fiche GridUltra annonce un écart de température entre cellules inférieur à 3 °C. La VenturePro 250 est aussi refroidie par liquide et fonctionne de -30 °C à 55 °C, avec une puissance réduite sous -15 °C et au-dessus de 45 °C.

Le refroidissement consomme lui-même de l'énergie : c'est la ligne « puissance auxiliaire » des fiches, jusqu'à 45 kW pour le GridUltra 5,016 MWh. Elle entre dans le calcul du rendement réel du site.

Comment un BESS est-il protégé contre l'incendie ?

La sécurité incendie repose sur trois couches : la chimie de la cellule, la détection, l'extinction. La documentation de la VenturePro décrit une double protection : une détection active (fumée, température, hydrogène) reliée au BMS, et un générateur d'aérosol extincteur qui se déclenche seul sous l'effet de la chaleur dans l'armoire, complété par des panneaux de décompression.

Les essais comptent autant que les équipements. Les fiches RelyEZ listent notamment l'IEC 62619 pour la sécurité des cellules, l'UL 9540A, essai de propagation thermique, et l'UL 9540 au niveau du système. Ces documents se demandent dans le cadre d'un projet : ils servent au bureau de contrôle, à l'assureur et au service départemental d'incendie et de secours.

Armoire ou conteneur : quel format pour quel site ?

Entre les deux, la VenturePro Fusion est modulaire : une armoire de contrôle pilote de une à huit armoires batterie, de 0,261 à 3,344 MWh selon sa fiche, avec un convertisseur prévu à part. Le bon format se déduit des usages, de la place disponible et du raccordement.

Par où commencer ?

Un BESS se choisit à partir du site, pas du catalogue : courbe de charge, production solaire, puissance de raccordement, place disponible. C'est le point de départ de notre diagnostic projet, qui aboutit à une configuration détaillée, pièce par pièce, que vous pouvez comparer à d'autres offres. Les fiches de chaque gamme sont dans le catalogue, et la technologie des cellules est détaillée sur la page technologie RelyEZ.