BESS, Battery Energy Storage System · Glossaire

BESS signifie Battery Energy Storage System. Il s'agit d'un système complet de stockage par batteries, qui absorbe de l'énergie électrique, la stocke et la restitue ultérieurement. Il comprend non seulement les cellules ou modules de batterie, mais l'ensemble de l'installation technique : gestion de batterie, onduleurs, transformateurs, dispositifs de protection, refroidissement, protection incendie, commande, communication et, souvent, un système de gestion de l'énergie de niveau supérieur. Un BESS est donc une installation électrique dotée d'une fonction de stockage, de convertisseurs de puissance et d'une stratégie d'exploitation.

Les principales grandeurs caractéristiques d'un BESS sont la puissance et le contenu énergétique. La puissance s'exprime en kilowatts (kW) ou en mégawatts (MW). Elle décrit la puissance électrique que le stockage peut absorber ou délivrer à un instant donné. Le contenu énergétique s'exprime en kilowattheures (kWh) ou en mégawattheures (MWh) ; avec la puissance, il détermine pendant combien de temps le stockage peut maintenir cette puissance. Un stockage de 100 MW et de 200 MWh de contenu énergétique utilisable peut, en théorie, se décharger à pleine puissance pendant deux heures. Le rapport entre contenu énergétique et puissance s'appelle durée de stockage ou durée de décharge, ici donc deux heures. En pratique, les pertes de conversion, la consommation propre des installations auxiliaires et les limites d'état de charge réduisent quelque peu la quantité d'énergie effectivement délivrée. La distinction entre puissance et quantité d'énergie est essentielle, car de nombreux débats sur les stockages par batteries confondent les deux. Une valeur élevée en mégawatts ne dit pas à elle seule si le stockage peut fournir pendant quelques minutes, plusieurs heures ou davantage.

Sur le plan technique, un BESS fonctionne en courant continu côté batterie et en courant alternatif côté réseau. Les cellules stockent l'énergie par voie électrochimique. Des onduleurs bidirectionnels convertissent le courant continu en courant alternatif conforme au réseau lors de la décharge, et inversement lors de la charge. Le système de gestion de batterie surveille les tensions des cellules, les températures, l'état de charge et les limites de sécurité. Il doit empêcher la décharge profonde, la surcharge et la surcharge thermique. L'état de charge est désigné par State of Charge. Pour des raisons de durée de vie et de sécurité, la capacité utilisable est souvent inférieure à la capacité brute théorique. Dans les fiches techniques et les comparaisons, il convient donc de vérifier si les valeurs indiquées sont brutes ou nettes. Pour les grands stockages stationnaires, les batteries lithium-ion dominent actuellement, en particulier la chimie de cellule lithium-fer-phosphate (LFP).

Distinction avec la batterie, le stockage et la centrale électrique

Une batterie est un composant ou un ensemble de composants destiné au stockage électrochimique, alors qu'un BESS est l'installation complète en état de fonctionnement. Ce n'est pas qu'une question de précision de langage. Pour le raccordement au réseau, la protection incendie, la disponibilité, la régulabilité et la rentabilité, ce n'est pas la chimie des cellules seule qui compte, mais l'interaction de tous les composants. Même un stockage doté de cellules de haute qualité peut être peu fiable ou non rentable si le refroidissement, la commande, le dimensionnement des onduleurs ou la conduite d'exploitation sont mal conçus.

Un BESS se distingue de la notion générale de stockage par sa technologie. Les stations de transfert d'énergie par pompage, les stockages de chaleur, les stockages d'air comprimé et les stockages d'hydrogène remplissent également des fonctions de stockage. Mais ils reposent sur d'autres principes physiques, d'autres échelles de temps et d'autres structures de coûts. Les stockages par batteries réagissent très rapidement, peuvent être étendus de manière modulaire et conviennent particulièrement aux tâches d'équilibrage et de flexibilité à court terme, de l'ordre de quelques minutes à quelques heures. Pour des déplacements saisonniers de grandes quantités d'énergie, ils ne constituent en règle générale pas la solution évidente. Pour des durées de stockage de plusieurs semaines ou mois, les coûts par kilowattheure de contenu de stockage, les besoins en matériaux et l'autodécharge pèsent différemment.

Assimiler un BESS à une centrale électrique est également inexact. Un stockage par batteries ne produit pas d'énergie à partir d'une source d'énergie primaire. Il déplace dans le temps de l'énergie électrique déjà produite et fournit ainsi de la puissance. Sur le marché de l'électricité, il se présente à la décharge comme une installation de production et, à la charge, comme un consommateur. Physiquement, il reste un stockage avec pertes. Le rendement aller-retour indique quelle part de l'énergie stockée peut ensuite être restituée de manière utilisable. Pour les grands systèmes lithium-ion, le laboratoire de recherche américain NREL retient par exemple 85 % comme valeur représentative dans ses projections de coûts. Selon les limites du bilan, la conception, le mode d'exploitation et les consommations auxiliaires comme la climatisation, on cite des valeurs d'environ 80 à un peu plus de 90 %.

Rôle dans le système électrique

Les BESS gagnent en importance parce que la production et la consommation d'électricité sont de plus en plus décalées dans le temps. L'éolien et le photovoltaïque produisent en fonction de la météo et de l'heure de la journée. La demande des ménages, du commerce, de l'industrie, des pompes à chaleur et de la mobilité électrique suit d'autres schémas. Les stockages par batteries peuvent compenser des écarts à court terme et fournir de la puissance très rapidement. Ils apportent ainsi de la flexibilité à un système électrique de moins en moins marqué par des centrales fossiles pilotables.

Sur le marché de l'électricité, les exploitants utilisent souvent les BESS pour l'arbitrage : le stockage se charge pendant les heures de prix bas et se décharge pendant les heures de prix plus élevés. Ces écarts de prix résultent de l'offre et de la demande, des restrictions de réseau, des coûts des combustibles, des prix du CO₂ et de la disponibilité des installations de production. L'arbitrage n'est donc pas de la simple spéculation. Il peut atténuer les pics de prix et déplacer de l'électricité des périodes de forte production vers des heures plus tendues. Sa valeur économique dépend fortement des fluctuations de prix, des tarifs d'utilisation du réseau, des impôts et prélèvements, du rendement, du vieillissement (dégradation) et des coûts de commercialisation. En raison des pertes, un cycle n'est rentable que si le prix de vente dépasse nettement le prix d'achat.

Un deuxième domaine d'application est la réserve d'équilibrage. L'électronique de puissance d'un BESS peut réagir en quelques fractions de seconde à quelques secondes. Les stockages par batteries conviennent donc bien à la stabilisation de la fréquence du réseau lorsqu'un déséquilibre à court terme apparaît entre production et consommation. Les exigences des marchés sont clairement fixées. La réserve de maintien de la fréquence (FCR, anciennement réglage primaire) doit être entièrement activée en 30 secondes. La réserve de rétablissement automatique de la fréquence (aFRR) doit être entièrement activée en 5 minutes, la réserve manuelle (mFRR) en 12,5 minutes. Techniquement, les stockages par batteries respectent facilement ces délais. Les facteurs limitants sont plutôt la quantité d'énergie à tenir en réserve et les conditions de préqualification. De plus, le besoin en réserve d'équilibrage est limité : lorsque de nombreux stockages par batteries arrivent sur le même marché, les revenus diminuent souvent. Les exploitants combinent donc fréquemment plusieurs sources de revenus, par exemple la réserve d'équilibrage, le négoce intrajournalier, l'écrêtement des pointes de charge ou des services liés au réseau.

Pour l'exploitation du réseau, les BESS peuvent assumer différentes tâches. Ils peuvent soutenir localement la tension, réduire les pointes de charge, soulager temporairement des congestions ou mieux exploiter le raccordement au réseau d'installations renouvelables. Ces effets utiles au réseau ne surviennent toutefois pas automatiquement du seul fait qu'un stockage existe. Ils dépendent de l'emplacement, du raccordement au réseau, de la mesurabilité et de la pilotabilité, des exigences réglementaires et des incitations de l'exploitant. Un stockage qui réagit exclusivement aux prix du marché ne se charge et ne se décharge pas nécessairement comme ce serait favorable pour un tronçon de réseau donné. Dans le pire des cas, il peut même aggraver une congestion locale. Des conflits surgissent là où possibilités techniques, règles de marché et compétences divergent.

Qualification juridique et raccordement au réseau en Allemagne

En Allemagne, la loi sur l'industrie énergétique (Energiewirtschaftsgesetz) définit la notion d'installation de stockage d'énergie (aujourd'hui § 3 n° 36 EnWG, auparavant numérotée n° 15d). Il s'agit d'une installation dans un réseau d'électricité par laquelle l'utilisation définitive d'énergie électrique est reportée à un moment postérieur à sa production. Est également couverte une installation qui convertit l'énergie électrique en une forme stockable, la stocke puis la reconvertit en électricité ou l'utilise comme autre vecteur énergétique. Selon l'Agence fédérale des réseaux (Bundesnetzagentur), les stockages d'électricité, et donc aussi les BESS, relèvent de cette définition. La notion couvre en outre d'autres technologies de stockage.

Le double rôle lors du raccordement au réseau a des conséquences pratiques importantes. Selon la Bundesnetzagentur, les stockages par batteries ont besoin de capacité de raccordement tant pour l'injection que pour le soutirage. Ils doivent, le cas échéant, participer aux procédures d'attribution pour les deux côtés. Les gestionnaires de réseau peuvent proposer des accords de raccordement flexibles (§ 17 al. 2b EnWG) et exiger des garanties de réalisation appropriées. Depuis un règlement modificatif du 23.12.2025, il est précisé dans l'ordonnance sur le raccordement des centrales au réseau (KraftNAV) qu'elle n'est pas applicable aux stockages par batteries, ou installations de stockage d'énergie. La Bundesnetzagentur donne un ordre de grandeur de l'afflux : fin 2024, les gestionnaires de réseau de transport avaient reçu environ 650 demandes de raccordement pour des stockages par batteries de grande taille, représentant au total environ 226 GW. Selon le registre des données de base du marché (Marktstammdatenregister), au 15.10.2025, des stockages par batteries de grande taille (puissance brute supérieure à 999 kW) d'environ 2,4 GW et d'environ 3,2 GWh de capacité utilisable étaient en service. Ces chiffres évoluent rapidement et ne sont significatifs qu'avec leur date de référence.

Raccourcis typiques

Un raccourci répandu consiste à dire que les BESS stockeraient simplement le surplus d'électricité renouvelable. Cela peut être exact, mais ne décrit qu'une partie de la pratique. Un stockage réagit à des signaux : prix de l'électricité, programmes de marche, exigences du réseau, optimisation de l'autoconsommation ou prescriptions contractuelles. Si ces signaux ne coïncident pas avec une production excédentaire renouvelable, le stockage se charge aussi à d'autres moments. La réduction ou non des émissions par un BESS dépend donc de trois facteurs : le mix électrique au moment de la charge, l'électricité évincée lors de la décharge et les pertes. Un stockage par batteries n'est pas une source d'énergie renouvelable en soi.

Un deuxième malentendu concerne la sécurité d'approvisionnement. Les BESS peuvent être très précieux lorsque de la puissance manque à court terme ou lorsque des écarts de fréquence doivent être compensés. Ils ne remplacent toutefois pas sans plus une puissance garantie lors de longues périodes sans vent ni soleil (Dunkelflaute). Un stockage de quatre heures résout un problème de quatre heures, pas un problème énergétique de plusieurs jours. Pour la sécurité d'approvisionnement, la puissance installée ne suffit donc pas. Comptent aussi la quantité d'énergie disponible sur la période concernée, l'état de charge avant l'événement, la probabilité de congestions simultanées et l'intégration dans les règles de marché et de réseau.

L'affirmation selon laquelle les stockages par batteries rendraient le développement du réseau superflu est elle aussi trop grossière. Les stockages peuvent utiliser les réseaux plus efficacement et atténuer certaines congestions. Mais ils ne peuvent pas remplacer un transport durable sur des distances géographiques lorsque production et consommation se situent structurellement en des lieux différents. Un stockage au mauvais point du réseau aide peu face à une congestion située ailleurs. Réseau, stockage et charges flexibles ne sont pas des éléments interchangeables à effet identique. Ils remplissent des tâches différentes dans la gestion du temps, du lieu et de la puissance.

Rentabilité, vieillissement et pilotage

La rentabilité d'un BESS ne dépend pas seulement des coûts d'acquisition. Comptent aussi la capacité utilisable, la durée de vie, le nombre de cycles, le rendement, la disponibilité, la maintenance, les coûts de raccordement au réseau, les exigences de protection incendie, le financement et le modèle de revenus. Les batteries vieillissent de manière calendaire avec le temps et de manière cyclique par la charge et la décharge. Les décharges profondes, les fortes puissances de charge et de décharge, les températures défavorables et certaines plages d'état de charge peuvent accélérer le vieillissement. Une stratégie d'exploitation doit donc mettre en balance les revenus supplémentaires et l'usure. Les modèles de coûts tels que celui du NREL tablent pour les grands stockages sur environ un cycle complet par jour.

Les grands BESS sont exploités à l'aide de logiciels. La gestion de l'énergie décide quand charger, décharger ou réserver de la puissance, et relie ainsi les limites techniques aux signaux de marché et de réseau. Un stockage ne peut remplir plusieurs fonctions de manière fiable que si les capacités et les parts de puissance sont correctement planifiées. Celui qui veut simultanément faire de l'arbitrage, tenir de la réserve d'équilibrage et réduire les pointes de charge doit fixer des priorités. Un même kilowattheure ne peut pas remplir plusieurs engagements en même temps.

Sur le plan institutionnel, la difficulté réside souvent dans la classification. Selon le cadre juridique et le cas d'usage, un BESS peut être traité comme installation de production, installation de consommation, stockage, équipement d'exploitation du réseau ou élément d'une installation de client (Kundenanlage). Cette classification influence les tarifs d'utilisation du réseau, les prélèvements, les règles de raccordement, les concepts de mesure et l'accès au marché. Des notions imprécises masquent donc de réelles questions de coûts et de responsabilités. Un stockage qui serait utile au système peut devenir non rentable à cause de mauvaises incitations. Inversement, une exploitation peut être rentable sans effet utile pour le réseau au niveau local.

En résumé, un BESS est un stockage de courte durée, rapide et pilotable, d'une grande précision technique et aux limites claires. Sa contribution au système électrique résulte de la combinaison de la puissance, du contenu énergétique, de l'emplacement, du pilotage et des règles de marché. Celui qui emploie correctement la notion ne voit dans les stockages par batteries ni une solution simple à toutes les questions de flexibilité, ni un simple ensemble de batteries. Un BESS est une installation intégrée, à l'interface de l'électrotechnique, de l'exploitation du réseau et du marché de l'électricité.

Sources

Gesetz über die Elektrizitäts- und Gasversorgung (EnWG), § 3 Begriffsbestimmungen — Bundesministerium der Justiz / gesetze-im-internet.de; unbekannt. § 3 Nr. 36 EnWG (Energiespeicheranlage)
Stromspeicher (FAQ zu Netzanschluss, Netzentgelten und Betrieb) — Bundesnetzagentur; unbekannt (Bestandsangaben Stand 15.10.2025; berücksichtigt KraftNAV-Änderung vom 23.12.2025). Einleitung sowie Abschnitt Netzanschluss
Welche Arten der Regelreserve gibt es? — Deutsche Übertragungsnetzbetreiber (regelleistung.net); unbekannt. Tabelle mit technischen Eigenschaften
Utility-Scale Battery Storage (Annual Technology Baseline 2024) — National Renewable Energy Laboratory (NREL); 2024. Abschnitte Round-Trip Efficiency und Methodik

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Edited by eCMS on 11.11.2026 15:31