Dans un réseau électrique de plus en plus contraint, la gestion fine de l’énergie n’est plus une option mais une nécessité. Entre la montée en puissance des énergies renouvelables, les exigences de stabilité imposées par les opérateurs de transport, et la pression sur les coûts d’exploitation, les infrastructures doivent intégrer des capacités de réponse dynamiques et autonomes.
C’est dans ce contexte que les Battery Energy Storage Systems (BESS), ou systèmes de stockage par batteries, trouvent toute leur légitimité. Pensés comme des équipements à part entière, ils sont désormais déployés sur des postes HTA, des centrales hybrides, des sites isolés, pour des fonctions précises de pilotage et de sécurisation des flux.
Dans cet article, nous analysons en détail ce qu’est un BESS, son architecture fonctionnelle, ses usages opérationnels et l’intérêt concret qu’il représente pour les exploitants et les gestionnaires de réseau.
Qu’est-ce qu’un Battery Energy Storage System (BESS) ?
Un Battery Energy Storage System (BESS) est un système de stockage d’énergie stationnaire basé sur des batteries, conçu pour absorber de l’énergie électrique, la stocker sous forme chimique, puis la restituer selon les besoins du réseau ou du site sur lequel il est installé. Il s’agit d’une infrastructure autonome, capable d’interagir avec l’environnement électrique local ou national, en injectant ou en soutirant de la puissance de manière contrôlée.
Mais un Battery Energy Storage System n’est pas un simple conteneur de batteries. C’est un équipement à part entière, structuré autour de plusieurs fonctions électriques, électroniques et numériques, dont l’objectif est de garantir un pilotage précis, sécurisé et rapide des flux d’énergie.
Techniquement, un BESS est capable de travailler dans les deux sens de l’énergie (charge et décharge), avec une forte réactivité. Il peut répondre à des contraintes de quelques millisecondes ou assurer des cycles de plusieurs heures. Il est déployé aussi bien dans des environnements industriels, tertiaires, insulaires, que sur des postes de production ou de distribution d’énergie. Selon les cas d’usage, les capacités varient fortement : de quelques dizaines de kilowattheures pour des sites de petite taille, à plusieurs centaines de mégawattheures pour des installations à l’échelle réseau. Les projets industriels les plus courants se situent entre 1 et 100 MWh, avec des puissances de conversion de quelques centaines de kilowatts à plusieurs dizaines de mégawatts.
L’intégration d’un Battery Energy Storage System dans une infrastructure existante impose une conception rigoureuse : dimensionnement énergétique, calculs de puissance, étude d’environnement, conformité aux normes (IEC 62933, VDE-AR-N 4110, UL 9540A), et surtout compatibilité avec les équipements électriques et numériques déjà en place.
Aujourd’hui, avec l’émergence des smart grids, des microgrids et des besoins croissants de flexibilité, le BESS s’impose comme un levier stratégique.
Quels sont les composants d’un Battery Energy Storage System (BESS) ?
Un Battery Energy Storage System (BESS) est une combinaison cohérente de sous-systèmes. Chaque composant joue un rôle précis dans le fonctionnement global du système, avec des interdépendances fortes en matière de sécurité, de performance et d’intégration au réseau.
1. La batterie
Le premier élément est le bloc batterie. Les technologies les plus courantes aujourd’hui sont basées sur le lithium-ion, avec deux variantes majeures selon les contraintes du projet : le LFP (Lithium Fer Phosphate), plus stable thermiquement et adapté aux sites à forte sollicitation, et le NMC (Nickel Manganèse Cobalt), qui offre une meilleure densité énergétique pour les installations où l’espace est contraint. Le choix se fait en fonction du cyclage, de la température ambiante, de la durée de vie cible et du budget.
2. Les onduleurs ou PCS
Ces batteries sont associées à des onduleurs bidirectionnels ou PCS (Power Conversion System). Ces convertisseurs sont responsables de la charge et de la décharge du système. Ils gèrent la conversion DC/AC, l’injection ou le soutirage d’énergie, et fournissent les services de puissance active et réactive.
3. Le BMS
Le BMS (Battery Management System) agit comme superviseur local des modules batteries. Il contrôle la tension, le courant, la température, équilibre les cellules et applique les protections internes. Il joue un rôle clé dans la durabilité et la sécurité du stockage.
4. L’EMS
L’EMS (Energy Management System) est le cerveau énergétique du BESS. Il orchestre le comportement du système selon des scénarios définis : arbitrage, effacement, soutien fréquence ou backup. Il prend ses décisions en fonction des données remontées du terrain, des signaux opérateurs (RTE, Enedis), ou du marché spot.
5. Le système de refroidissement
À cela s’ajoute un système de refroidissement dédié (air forcé, liquide ou HVAC) pour maintenir les modules dans leur plage thermique optimale. En cas de défaillance de la régulation thermique, le système doit être capable de s’auto-protéger.
6. Autres composants
Enfin, tout BESS intègre des armoires électriques BT/HTA, des transformateurs de couplage, des protections différentielles et un système de supervision SCADA. Ce dernier centralise toutes les données et garantit un pilotage sécurisé et réactif.
Les fonctions clés d’un Battery Energy Storage System (BESS)
Un Battery Energy Storage System (BESS) est avant tout un outil opérationnel, dimensionné pour répondre à des fonctions techniques précises. Son intérêt réside dans sa capacité à exécuter des scénarios dynamiques qui nécessitent réactivité, précision et compatibilité avec les exigences du réseau.
1. Fonction de stockage
Premier cas d’usage : le stockage des énergies renouvelables. Que ce soit en photovoltaïque ou en éolien, le BESS absorbe l’énergie produite localement lorsque l’injection n’est pas souhaitable ou techniquement possible. Il restitue ensuite cette énergie selon des consignes programmées ou pilotées via EMS, assurant ainsi la continuité de fonctionnement d’un site de production.
2. Fonction de régulation
Le soutien à la fréquence est un autre service rendu par le BESS, notamment dans le cadre des réserves opérationnelles pilotées par RTE. En injectant ou soutirant de la puissance active en moins de 500 millisecondes, le système participe à la régulation primaire ou secondaire en assurant un équilibrage instantané de la fréquence réseau.
Dans les réseaux fragiles ou hybrides, le BESS peut assurer des fonctions avancées de stabilisation, notamment en mode “grid forming” ou “grid following”, en générant une tension et une fréquence de référence locales. Il peut aussi compenser des variations brutales de charge.
3. Fonction de décharge (industrie)
En industrie, le délestage intelligent est aussi une fonction clé : lorsque la charge dépasse une certaine limite, le BESS prend automatiquement le relais pour soulager un transformateur ou éviter une surtension en tête de réseau. Il peut aussi participer à des opérations d’effacement temporaire, sans impacter les processus critiques.
4. Fonction d’arbitrage
L’arbitrage énergétique permet, lui, de basculer entre charge et décharge en fonction du prix instantané du kWh, sur la base de données tarifaires ou de signaux du marché de l’électricité. Cette fonction repose sur une logique algorithmique embarquée dans l’EMS ou le SCADA.
5. Fonction de batterie de secours
Enfin, en mode îloté ou backup, le BESS garantit une alimentation électrique autonome en cas de perte réseau, ce qui en fait un maillon essentiel des microgrids, sites isolés ou installations critiques.
Les bénéfices d’un Battery Energy Storage System pour les exploitants et le réseau
L’intégration d’un Battery Energy Storage System (BESS) dans une architecture énergétique apporte des bénéfices directs et mesurables, tant pour les exploitants que pour les gestionnaires de réseau. Au-delà de sa fonction opérationnelle, le BESS devient un levier stratégique de performance, de résilience et d’optimisation.
Pour l’exploitant, le premier avantage est économique : le BESS permet une réduction significative des coûts énergétiques grâce à l’optimisation des appels de puissance, la gestion des pointes de consommation et l’arbitrage tarifaire. En pilotant finement les phases de charge/décharge selon les périodes tarifaires, l’utilisateur valorise ses flexibilités internes sans impacter sa production. Le système devient ainsi un outil d’optimisation énergétique en continu, aligné sur les prix spot ou les contrats de fourniture.
Sur le plan réseau, un BESS contribue à l’amélioration de la stabilité électrique. Il absorbe les pics de tension, compense les chutes de fréquence et participe à la réduction des congestions en HTA. Dans les zones à forte densité industrielle ou en bout de ligne, il limite les sollicitations sur les transformateurs, réduit les appels de courant brutal et diminue les risques de surcharge sur les postes sources. Cela soulage les infrastructures existantes et prolonge leur durée de vie.
Le Battery Energy Storage System joue également un rôle central dans l’intégration des énergies renouvelables non pilotables. En absorbant l’intermittence et en régulant la restitution d’énergie, il permet à ces sources (photovoltaïque, éolien) de s’inscrire dans une logique de production pilotée, mieux acceptée par le réseau. Le BESS devient alors un facilitateur de mix énergétique, en rendant les ENR compatibles avec les exigences de stabilité imposées par les TSO.
Du côté des industriels, le BESS est un accélérateur de décarbonation. Il permet de limiter le recours aux groupes électrogènes ou aux alimentations fossiles de secours, tout en valorisant au mieux l’énergie produite localement. En couplant production ENR + BESS + EMS, un site peut viser une autonomie énergétique partielle et réduire son empreinte carbone.
Enfin, la synergie avec les systèmes SCADA et contrôle-commande existants est un atout majeur. Grâce à des protocoles ouverts et une intégration native dans les architectures JSA, le BESS s’inscrit dans une supervision temps réel homogène, centralisée et conforme aux exigences normatives du secteur.
Maîtriser les flux d’énergie ne se résume plus à produire ou consommer : il faut désormais stocker, piloter et anticiper. Le Battery Energy Storage System (BESS) répond précisément à cette exigence, en s’intégrant au cœur des infrastructures électriques pour apporter de la flexibilité, du temps réel, et une capacité d’adaptation.
Mais pour tirer pleinement parti d’un BESS, il faut bien plus qu’un système de batteries. Il faut une architecture pensée pour dialoguer avec le réseau, des protocoles de communication robustes, une supervision réactive, et un pilotage énergétique intelligent.
Depuis plus de 20 ans, JSA conçoit et intègre des solutions sur mesure de supervision et de contrôle-commande pour les installations critiques. Notre expertise métier, notre maîtrise des protocoles industriels et notre approche terrain font de nous un acteur de référence pour l’intégration de Battery Energy Storage System dans les environnements les plus exigeants.
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