Ce type de batterie se rentabilise en ~3 ans, pour une durée de vie de 15 ans, du fait de la volatilité record des prix spot de l’électricité. Cette solution permet de réduire jusqu’à 20% la facture d’électricité du site, et débloque d’autres synergies à étudier au cas par cas.

I. Une batterie transforme la volatilité des prix spot en une opportunité pour optimiser l’approvisionnement en électricité

A. Des prix spot de plus en plus volatiles au sein de chaque journée

Les prix “spot” de l’électricité sont fixés chaque jour pour le lendemain et résultent d’un équilibre offre / demande qui varie d’heure en heure. Ces prix sont en général élevés le matin et le soir (heures des pics de consommation), et plus bas au milieu de la nuit et de la journée. La volatilité journalière des prix spot augmentent de plus en plus, du fait de la part croissante des énergies renouvelables dans notre mix électrique.

En 2019, les prix spot affichaient en France une moyenne de 39€/MWh, avec une variabilité journalière (écart entre le minimum et maximum de prix de chaque journée) de 27€/MWh en moyenne, soit 70% du prix moyen. En 2024, l’année du retour “à la normale” des marchés de l’électricité, après le COVID et la crise provoquée par l’invasion de l’Ukraine, le prix moyen est de 54€/MWh et la variabilité journalière de 75€/MWh, soit 140% du prix moyen. La variabilité journalière a donc doublé entre 2019 et 2024.

Cette volatilité se manifeste aussi par l'augmentation du nombre d'heures à prix négatifs ou nuls sur les marchés, particulièrement au printemps et en été lors des pics de production solaire en milieu de journée. L'année 2024 a déjà enregistré 550 heures à prix négatifs ou nuls, contre 184h en 2023 et seulement 8h en 2022. Un autre chiffre révélateur : entre avril et septembre 2024, période qui concentre l’essentiel de la production solaire, le prix spot est descendu sous la barre des 10 €/MWh pendant 70 % des jours !

B. Les contrats « Bloc + Spot » se généralisent et permettent de combiner une couverture sur les marchés à terme avec une exposition au marché spot

Les contrats de fourniture en électricité Bloc + Spot sont des solutions d'approvisionnement qui associent deux marchés : le marché des blocs (ou « forward », marché à terme) et le marché spot (ou « day-ahead »).

• Achats de blocs (longtemps à l’avance) : Ces achats d'énergie couvrent des périodes fixes définies à l'avance. Les volumes et prix sont contractualisés en amont, assurant stabilité et prévisibilité des coûts.

  • Par exemple, on peut acheter un bloc “baseload” de 1 MW d’énergie couvrant les 365 * 24 = 8760 créneaux horaires d’une année donnée (soit 8.76 GWh d’énergie) à un prix fixe (disons 75€/MWh) sur le marché à terme (en vert ci-dessous). L’idée est d’acheter à l’avance un volume d’énergie correspondant à la prévision de sa consommation, ce qui permet de garantir un prix moyen de l’électricité.

• Règlement du “complément” selon les prix spot quotidiens : A chaque créneau horaire, l’écart entre les blocs d’électricité achetés en avance et la consommation réelle est réglé en fonction du prix spot (aussi appelé “day-ahead”), qui est déterminé chaque jour (en J-1 vers 17h) et reflète un équilibre entre l’offre et la demande.

  • Disons dans cet exemple que le site a consommé 2 MWh d’énergie entre 3h et 4h du matin, il faut donc acheter 1 MWh d’énergie (en rose dans le graphe ci-dessous) qui n’avait pas été “couvert”, en payant le prix spot de 40€/MWh. Puis de 18h à 19h, le site a consommé 0 MWh, et le bloc de 1 MWh (en jaune dans le graphe) qui avait été acheté lors de la couverture est revendu au prix spot de 140€/MWh. Le site a gagné 140 - 40 = 100€ lors de la phase de règlement du complément, puisque son profil de consommation était plus favorable que le bandeau de couverture acheté à l’avance.

Cette approche permet donc aux entreprises de sécuriser un prix moyen pour couvrir leur consommation d’électricité tout en conservant une exposition à la variabilité horaire des prix spot de l’électricité, l’encourageant à moduler sa consommation d’énergie en fonction des heures de la journée.

Les contrats “Bloc + Spot” sont de plus en plus populaires auprès des grands consommateurs d’électricité, au détriment des contrats “clics” ou des contrats à prix unique ou avec 5 prix fixes selon les créneaux horosaisonniers (Pointe, Heure Pleine Hiver, Heure Creuse Hiver, Heure Pleine Ete, Heure Creuse Ete) pour plusieurs raisons :

• Ils offrent des tarifs plus avantageux. Dans les contrats à prix fixe, le fournisseur d’électricité porte le risque de la volatilité horaire des prix, et fait payer ce risque via sa marge.

• Les grands consommateurs d’électricité ont souvent un talon de consommation élevé, y compris durant les heures où les prix spot sont bas - en milieu de journée et pendant la nuit, ils peuvent donc bénéficier de l’exposition à la variabilité horaire des prix spot. De plus, les achats de blocs en bandeau (”baseload”) couvrent efficacement leur consommation.

• Il est très difficile d’intégrer des Power Purchase Agreements (PPA) à des contrats de fourniture d’électricité avec des “clics” ou des prix fixes, alors qu’ils s’intègrent naturellement aux contrats Bloc + Spot.

C. Avec un contrat de ce type, un BESS est directement exposé au marché spot, sans impact sur la stratégie de couverture du site

Lorsqu’elle se charge ou se décharge, la batterie va venir modifier la courbe de consommation du site consommateur.

Dans l’illustration présente, la batterie pourrait ainsi tout à fait être responsable de la consommation additionnelle (en rose) et de l’effacement de consommation (en jaune) sur un site qui aurait soutiré exactement un ruban de 1 MW sans l’action de la batterie.

Dans ce cas, la consommation du site est 100% couverte par l’achat d’un produit à terme. La batterie va se charger en augmentant la consommation du site (facturé contractuellement au prix spot), puis se décharger ce qui conduira à la revente, au prix spot, de la couverture achetée à terme.

Finalement, le cycle de charge / décharge s’est effectué au prix spot, tout en laissant l’opportunité au site de couvrir 100% de sa consommation via des produits à terme !

Cette exposition aux prix spot représente donc une opportunité pour la batterie, tout en restant neutre vis-à-vis des choix de couverture du site.

D. Les batteries profitent aussi des variations horaires du TURPE et du mécanisme de capacité

D’une part, la composante du TURPE (Tarif d’Utilisation des Réseaux Publics d’Electricité) proportionnelle à l’énergie soutirée est définie en fonction de 5 créneaux horosaisonniers : pointe hivernale, heures pleines hiver, heures creuses hiver, heures pleines été, heures creuses été. [La CRE prévoit](lien vers site CRE) pour le TURPE 7 HTA Courte Utilisation des tarifs de 60 €/MWh en pointe hivernale (9h-11h et 18h-20h en hiver) contre 23 €/MWh en heures creuses (23h-6h, toujours en hiver).

• En se chargeant la nuit et en se déchargeant à 9h, la batterie génère donc une économie de 37 €/MWh pour le site, uniquement sur le TURPE. Ces économies viennent donc s’additionner aux économies réalisés sur la fourniture en électricité (la part ”électron”).

D’autre part, la batterie permet de limiter l’impact du mécanisme de capacité sur la facture d’électricité. Ce mécanisme a été introduit que le réseau électrique ait une réserve de capacité pendant les pointes de consommation hivernale. Les fournisseurs d’électricité sont en effet tenus d’acheter des garanties de capacité auprès des producteurs d’énergie. Les fournisseurs d’électricité répercutent le coût de ce mécanisme sur la facture de leurs clients, renchérissant le coût de la consommation pendant les créneaux de pointe hivernale.

• De la même manière qu’avec le TURPE, la batterie peut générer des économies importantes (parfois de l’ordre de 30 €/MWh) en évitant une consommation lors des périodes de pointe.

En conclusion, une batterie installée sur un site industriel peut générer des économies importantes en modifiant le profil de consommation du site à la fois vis-à-vis de la variabilité horaire des prix spot mais également de la variabilité horo-saisonnière du TURPE, et de l’impact du mécanisme de capacité.

II. Un investissement rentabilisé en 3 ans qui permet d’économiser 15 à 20% de la facture d'électricité

A. Un site consommant 25 GWh (avec un raccordement au réseau de 5 MW) peut s'équiper d'un BESS de 2.5 MW / 5 MWh pour environ 1 M€

Comme illustré sur le schéma ci-dessus, la batterie installée et pilotée par Storio est positionnée sur le site industriel, en aval du point de livraison. Du point de vue du réseau, le BESS n’est pas visible, il fait partie intégrante du site industriel, et ne requiert pas de changement au niveau du raccordement avec le réseau électrique.

L'activité de la batterie a deux fonctions principales :

• Se charger pendant les périodes de prix bas et se décharger pendant les périodes de prix élevés pour éviter un soutirage coûteux au site industriel (flèche verte)

• Contribuer à la stabilisation de la fréquence du réseau via la participation aux services systèmes (réserve primaires et secondaires), mécanismes organisés par RTE (flèche rose)

Pour ce cas concret (site consommant 25 GWh/an avec un raccordement de 5 MW), nous envisageons une batterie de 2,5 MW pour 5 MWh. L'installation se compose d’un conteneur de 20 pieds, incluant les cellules dédiées au stockage et tous les équipements auxiliaires (système anti-incendie, refroidissement), ainsi que d’un transformateur dédié.

L'investissement total s'élève à environ 1 M€, couvrant les études préalables, le BESS et le transformateur livrés et mis en service, ainsi que les travaux de génie civil et électrique.

Un conteneur 20 pieds (2,5 MW / 5 MWh) est présenté ci-dessus à titre d'illustration.

B. Dans cet exemple, le projet BESS 2,5 MW / 5 MWh génère ~350 k€ par an d'économies et de revenus, soit 15 à 20 % de la facture d'électricité du site

La modélisation horaire sur 15 ans (durée de vie de la batterie) de ce cas type démontre une rentabilité en environ 3 ans. Le graphique ci-dessous détaille les trois principales sources de revenus attendus :

• En vert : les économies générées par la charge de la batterie pendant les périodes de prix bas et sa décharge lors des prix élevés, évitant ainsi un soutirage coûteux au site.

• En marron : les revenus issus du mécanisme de capacité et de l'appel d'offre flexibilités décarbonées (AOFD), rémunérant les capacités qui aident le système électrique à passer les pointes hivernales.

• En rose : les revenus de la participation aux services systèmes de stabilisation de la fréquence du réseau, particulièrement rémunérateurs à court terme.

Storio Energy pilote la batterie en temps réel pour maximiser les économies ou les revenus générés en fonction de la prévision de la consommation d’énergie sur le site, en fonction des prix spots, et en fonction des besoins de flexibilité du réseau.

III. La batterie : un actif d’avenir en synergie avec l’activité industrielle du site

Au delà de l’arbitrage énergie et de la stabilisation du réseau, une batterie offre des synergies avec les processus de production des sites industriels. Que ce soit pour des raisons économiques ou stratégiques, elles suffisent parfois à elles seules à justifier l’investissement dans une batterie.

A. Une batterie peut éviter les appels de puissance sur le réseau ("peak shaving")

Tout site industriel doit contractualiser une puissance souscrite avec le gestionnaire du réseau de transport (RTE, pour les sites en HTB) ou de distribution (Enedis ou ELD, pour les sites en HTA). Cette souscription entraîne le paiement d'une "part fixe" du TURPE, proportionnelle à la puissance réservée. Lorsque la puissance dépasse la valeur souscrite, une pénalité est appliquée sur la puissance excédentaire.

La batterie, en se déchargeant lorsque la consommation du site est élevée, limite la puissance appelée au point de livraison. Cela permet soit de réduire la valeur de puissance souscrite réservée, soit d'éviter les pénalités de dépassement.

L'efficacité de la batterie dans ce rôle dépend de la fréquence et de la durée des appels de puissance, ainsi que de leur prévisibilité. La batterie doit en effet anticiper sa charge pour être opérationnelle.

• Un site qui allume des lignes de productions chaque matin est un candidat idéal !

B. Une batterie peut optimiser la valorisation d'une production d'électricité sur site (ex. : co-génération)

De façon symétrique à l'action sur la consommation, la batterie peut stocker l'énergie excédentaire produite pendant les périodes de prix bas (voire négatifs) pour la réinjecter ultérieurement vers le site consommateur ou vers le réseau, lorsque les prix sont élevés.

Cette flexibilité permet d'augmenter la valeur d'une production sur site (ex. : co génération) en complément des économies réalisées sur la facture d'électricité.

C. Une batterie accentue le comportement anticyclique du site pour bénéficier d'une réduction importante du TURPE

L'article D341-9 du code de l'énergie prévoit un abattement du TURPE de 74 % pour les sites qui soutirent plus de 10 GWh sur le réseau de transport d'électricité et qui maintiennent un taux d'utilisation en heures creuses supérieur ou égal à 0,44.

Selon son dimensionnement par rapport au site consommateur, la batterie peut augmenter significativement ce taux d'utilisation en heures creuses, permettant d'atteindre le seuil réglementaire. Le passage au-dessus de ce seuil peut générer plusieurs centaines de milliers d'euros d'économies annuelles pour les sites industriels.

D. La flexibilité d’une batterie protège le site consommateur en cas de crise sur les prix de l’énergie

Durant la crise énergétique de 2022, les prix spot ont dépassé les 1000 €/MWh, avec des écarts de prix journaliers supérieurs à 350 €/MWh. En évitant au site de soutirer lors des heures les plus chères de la crise, une batterie de 2.5 MW / 5 MWh aurait permis d'économiser environ 500k€ sur la facture d’un site en 2022.

E. Les onduleurs des batteries peuvent gérer l'énergie réactive du site

De nombreuses installations industrielles présentent un facteur de puissance inférieur à 1 à cause de leurs charges inductives, notamment les moteurs électriques. Ce faible facteur de puissance génère des pertes supplémentaires et peut entraîner des pénalités de la part du fournisseur d'électricité.

Les batteries se raccordent au réseau électrique du site via des onduleurs ou des convertisseurs de puissance bidirectionnels. Ces équipements régulent le flux de puissance réactive en ajustant le déphasage entre la tension et le courant. La batterie peut ainsi soit fournir de la puissance réactive (mode capacitif), soit en absorber (mode inductif), selon les besoins du site. Les onduleurs batterie peuvent ainsi remplacer les chaines de condensateurs fréquemment utilisés à cet effet.

F. Une batterie peut protéger un site industriels des micro-coupures

Les micro-coupures sont de brèves interruptions de l'alimentation électrique pendant quelques millisecondes à quelques secondes. Ces perturbations peuvent endommager les équipements sensibles et provoquer des arrêts de production dans les sites industriels.

Les batteries s'intègrent à un dispositif d'alimentation sans interruption (UPS) qui surveille en permanence la qualité de l'alimentation électrique. En cas de micro-coupure ou de perturbation (surtension, sous-tension, harmoniques), le système bascule instantanément sur les batteries pour maintenir une alimentation stable des équipements.

Pour gérer les situations les plus critiques ou assurer un fonctionne “off-grid”, un onduleur "grid-forming" peut s'avérer nécessaire, ce qui requiert un investissement supplémentaire.

G. Une batterie peut optimiser l’absorption d'un PPA « pay-as-produced » ou la production d’une centrale PV en autoconsommation

La majorité des PPAs sont de type « pay-as-produced » car cette formule sécurise l'investissement des développeurs de projets d'énergies renouvelables. Dans ce modèle, l'électricité produite est achetée à un prix fixe (par exemple 70€/MWh). Pendant les pics de production — comme les heures méridiennes pour le solaire — si le site ne peut pas consommer toute cette production, l'excédent est perdu.

Une batterie peut augmenter le taux d’absorption d’un PPA, ou permettre d’acheter un PPA de plus grande envergure. Pour ces mêmes raisons, une batterie peut optimiser l’autoconsommation d’une centrale solaire directement installée sur le site. Consultez notre article dédié à ce cas d’usage, et nos conseils pour bien dimensionner une batterie dans le cadre d’un projet solaire en autoconsommation.

D’autres synergies sont à étudier au cas par cas avec d’autres types de PPA (”pay-as-nominated” / “pay-as-consumed”).

Conclusion

La transition énergétique en cours entraîne une forte volatilité quotidienne sur les marchés de gros de l'électricité (spot). La flexibilité du stockage transforme cette volatilité en opportunité, permettant aux sites industriels exposés aux prix spot de réaliser 15 à 20 % d'économies sur leur facture d'électricité.

Les batteries représentent un investissement d'avenir rentable, avec un retour sur investissement rapide (environ 3 ans pour une durée de vie de 15 ans). De nombreuses synergies avec l’activité industrielles sont possibles, elles sont à étudier au cas par cas.

Storio Energy développe, installe et opère des solutions clé en main de stockage d'énergie pour les industriels. Consultez notre site internet et contactez notre équipe d'experts du stockage (contact@storioenergy.com) pour lancer une étude personnalisée de votre projet.