Engie teste les batteries de demain à Linkebeek

Depuis la salle de contrôle, différents moniteurs permettent de suivre la réaction des batteries mises au banc d’essai, en bas dans les labos. Plus loin, un écran géant assure le monitoring des premières batteries installées sur le terrain partout dans le monde, dans des applications commerciales, par les différentes "business units" du groupe Engie

(ex-GDF Suez), pour consolider ces retours d’expérience. Comme, par exemple, celui d’Alata, en Corse, où le groupe a associé une centrale photovoltaïque à des batteries lithium-ion pour garantir aux autorités de l’île un profil de production stable dans le temps, quel que soit l’ensoleillement.

Nous nous trouvons à Linkebeek, dans la périphérie bruxelloise, sur le site de l’Engie Lab (ex-Laborelec), où travaillent 250 personnes, dont une vingtaine fait partie de l’équipe multidisciplinaire qui se penche sur cette technologie de stockage de l’électricité. Un lieu assez unique dans le monde.

La mission de ces chercheurs: comprendre les batteries afin de pouvoir orienter le choix des équipes commerciales du groupe. "Nous nous intéressions déjà aux batteries des véhicules électriques. L’étude du stockage d’électricité stationnaire est nouvelle pour nous", souligne Michaël De Koster, directeur du département électricité, réseaux et utilisation finale à l’Engie Lab.

"Avec le développement des renouvelables, rechercher des solutions de stockage adaptées est une nécessité", explique Raphaël Schoentgen, directeur recherche et technologie chez Engie. Il y a deux ans, le groupe a donc décidé de mettre en place ce "batteries lab". Un labo qui n’a pas pour vocation de développer de nouvelles technologies, mais bien de tester des batteries existantes et de déterminer quelle formule est la plus appropriée pour une utilisation donnée.

Un nombre croissant d’applications

Véhicules électriques, batteries associées à des panneaux photovoltaïques, mais aussi stockage d’électrons à échelle importante pour assurer des services au réseau électrique ou déplacer des courbes de consommation dans le temps font partie des applications testées.

"Nous travaillons sur des usages proches de la production, avec par exemple des producteurs particuliers ou industriels qui veulent stocker leur production solaire en milieu de journée pour la consommer plus tard, détaille Michaël De Koster. Mais nous nous intéressons aussi à la stabilité du réseau électrique, réseau qui peut demander à l’utilisateur final de faire évoluer son comportement, mais qui peut aussi utiliser le stockage sur batterie comme outil pour régler rapidement sa fréquence – la rapidité de réponse de la batterie constituant dans ce domaine un réel avantage."

Le groupe planche aussi sur plusieurs projets de micro-réseaux, notamment en Asie-Pacifique et en Afrique, où les batteries viennent remplacer des générateurs diesel pour assurer à tout moment l’approvisionnement en électricité.

Si, jusqu’à présent, le "batteries lab" d’Engie s’est penché sur des batteries petites et moyennes, il ne néglige pas pour autant le potentiel d’applications à grande échelle. "Le développement massif des renouvelables pose la question du stockage massif, reconnaît Raphaël Schoentgen. Aujourd’hui, le pompage-turbinage, comme à Coo, est la manière la plus écologique de l’assurer. Mais il n’y a pas des sites de ce genre partout sur la planète. D’où l’intérêt des batteries, qu’on peut placer où on veut. Pour les grands systèmes, elles sont encore 2,5 fois plus chères à l’investissement, et 3 à 4 fois plus chères à l’utilisation, mais on voit les coûts décroître selon une courbe similaire à celle que l’on a connue il y a une dizaine d’années dans le photovoltaïque."

Plusieurs dizaines de batteries ont déjà été testées par l’Engie Lab, dont la batterie domestique de Tesla

ou la batterie au zinc d’Eos. Si le groupe s’intéresse aux technologies les plus matures, et notamment aux assemblages lithium-ion ou aux batteries au plomb, il travaille aussi sur des technologies plus émergentes, comme de nouvelles familles de lithium-ion, les batteries à flux ou les batteries métal-air, afin de tenter de repérer les technologies prometteuses à un stade précoce. "Nous sommes très sollicités par les start-ups, mais beaucoup de technologies qualifiées de disruptives ne résistent pas à la phase de test", remarque Rafaël Jahn, technology manager à l’Engie Lab.

À Linkebeek, les chercheurs observent notamment ce qui se passe en cas de décharge abrupte de la batterie, ou mesurent le rapport entre la puissance et l’autonomie. Et ils s’intéressent de près au comportement de systèmes complets. "Le système de gestion de la batterie et le système de gestion de l’énergie qu’il permet sont très importants pour nous, poursuit Rafaël Jahn. Quand nous testons des batteries à un stade pré-commercial, nous pouvons entrer en dialogue avec le constructeur pour qu’il réalise certaines adaptations, ou encore négocier avec lui pour qu’il nous autorise à exploiter sa batterie dans des plages qui nous permettent de générer un maximum d’euros. Il nous arrive aussi à certaines occasions d’écrire le code de ce système de gestion de l’énergie."

Vieillissement simulé

Le "batteries lab" s’intéresse aussi au vieillissement de ces batteries. "Tout reste à faire dans ce domaine: il n’existe quasiment pas de retour d’expérience, explique Rafaël Jahn. Nous avons d’ailleurs dégagé un budget assez important pour conclure des contrats avec le monde académique pour modéliser ce vieillissement." Le "batteries lab" planche également sur la possibilité de donner une seconde vie à des batteries de véhicules électriques usagées, qui ont été très sollicitées mais sont loin d’avoir perdu toutes leurs capacités de stockage.

Le laboratoire collabore déjà à plusieurs projets très concrets. "On sent vraiment un nouvel élan dans ce domaine, affirme Michaël De Koster. Notre rôle est d’assurer le conseil technologique du groupe, en comprenant ce qui arrive, en nouant les bons partenariats et en consolidant les expériences du groupe en la matière."

L’Engie Lab a aussi participé au processus de due diligence qui a conduit, en mai dernier, à une prise de participation de 80% dans Green Charge Networks, une entreprise californienne spécialisée dans le déploiement de solutions de stockage sur batteries, qui utilise des algorithmes et des logiciels élaborés pour déterminer quand stocker l’électricité sur les sites de ses clients, qui sont à la fois des entreprises publiques, des centres commerciaux ou des sites industriels.

Cette incursion n’est pas une première pour le groupe: en septembre 2015, Engie avait déjà pris une participation de 6 millions de dollars dans AMS, une start-up installée en Californie spécialisée dans le stockage d’énergie. Une start-up qui a depuis levé 200 millions de dollars auprès du groupe Macquarie, notamment pour développer de grands projets de stockage dans des bâtiments de bureau et écrêter les pics de demande d’électricité.