BATTERIES ET TECHNOLOGIES
1. TECHNOLOGIES ÉLECTROCHIMIQUES
1.1 Batteries Lithium-ion (différentes chimies) - Ratios Marocains
|
Chimie
Li-ion |
Densité
énergétique (Wh/kg) |
Tension
nominale (V) |
Cycles
(conditions Maroc) |
Ratio
dimensionnement |
|
LiFePO4
(LFP) |
90-120 |
3,2 |
4000-6000 |
1,25 × capacité théorique |
|
NMC
(811) |
200-250 |
3,7 |
2000-3000 |
1,30 × capacité théorique |
|
NCA |
180-220 |
3,6 |
1500-2500 |
1,35 × capacité théorique |
|
LTO |
60-80 |
2,4 |
8000-15000 |
1,15 × capacité théorique |
Facteurs de
correction climatique selon zones marocaines :
|
Zone
climatique |
LiFePO4 |
NMC |
NCA |
LTO |
Norme
applicable |
|
Côtière
(Casablanca) |
1,0 |
1,05 |
1,10 |
0,95 |
NM 06.3.035 |
|
Montagneuse
(Ifrane) |
1,15 |
1,25 |
1,30 |
1,0 |
NM 06.3.037 |
|
Désertique
(Ouarzazate) |
1,25 |
1,40 |
1,45 |
1,05 |
NM 06.3.039 |
|
Semi-aride
(Marrakech) |
1,10 |
1,20 |
1,25 |
1,0 |
NM 06.3.041 |
1.2 Paramètres de dimensionnement Li-ion selon usage
|
Type
d'installation |
DoD
recommandée |
C-rate
charge |
C-rate
décharge |
Facteur
surdimensionnement |
|
Résidentiel
isolé |
80% |
0,2C-0,3C |
0,3C-0,5C |
1,3 |
|
Résidentiel
connecté |
90% |
0,5C-1C |
0,5C-1C |
1,2 |
|
Commercial |
85% |
0,3C-0,7C |
0,5C-1,5C |
1,25 |
|
Industriel |
80% |
0,5C-2C |
1C-3C |
1,35 |
1.3 Batteries Plomb-Acide - Spécifications Marocaines
|
Type
Plomb-Acide |
Capacité
spécifique (Wh/kg) |
Rendement
(%) |
Cycles
à 50% DoD |
Coût
(MAD/kWh) |
|
AGM |
35-45 |
80-85 |
800-1200 |
800-1200 |
|
Gel |
30-40 |
75-82 |
1000-1500 |
900-1400 |
|
OPzV
(traction) |
40-50 |
85-90 |
1500-2000 |
1200-1800 |
|
Tubulaire |
35-42 |
78-85 |
1200-1800 |
1000-1500 |
Facteurs de
correction température pour batteries Plomb :
|
Température
(°C) |
Facteur
capacité |
Facteur
durée de vie |
Facteur
dimensionnement |
|
15-20 |
0,95 |
1,3 |
1,40 |
|
20-25 |
1,0 |
1,0 |
1,25 |
|
25-30 |
1,05 |
0,8 |
1,35 |
|
30-40 |
1,10 |
0,5 |
1,50 |
|
>
40 |
1,15 |
0,3 |
1,70 |
1.4 Batteries à flux (Redox-Flow) - Données Maroc
|
Type
de batterie |
Énergie
spécifique (Wh/L) |
Puissance
spécifique (W/L) |
Rendement |
Applications
recommandées |
|
Vanadium
(VRFB) |
20-40 |
10-25 |
75-85% |
Stockage réseau > 1 MWh |
|
Zinc-Brome |
65-75 |
30-50 |
70-80% |
Commercial 100 kWh - 1 MWh |
|
Fer-Chrome |
15-25 |
8-20 |
65-75% |
Stockage longue durée |
Ratio de
dimensionnement systèmes à flux :
|
Composant |
Ratio
de base |
Facteur
sécurité Maroc |
Justification |
|
Réservoirs
électrolyte |
1,1 × capacité nominale |
1,15 |
Évaporation en climat sec |
|
Pompes
de circulation |
0,05-0,1 kW/kWh stocké |
1,2 |
Températures élevées |
|
Système
refroidissement |
0,08-0,15 kW/kWh stocké |
1,3 |
Climat chaud |
2. TECHNOLOGIES MÉCANIQUES
2.1 Volants d'inertie - Calculs selon normes marocaines
|
Paramètre |
Valeur
type |
Méthode
de calcul |
Norme
NM |
|
Énergie
stockée |
E = ½ × I × ω² |
I = moment d'inertie (kg.m²) |
NM 14.2.505 |
|
Vitesse
maximale |
20 000 - 50 000 tr/min |
ω = vitesse angulaire (rad/s) |
NM 06.3.201 |
|
Rendement |
85-95% |
η = Erestituée/Estockée |
NM 13.1.105 |
|
Autodécharge |
3-20%/heure |
Selon matériau du rotor |
NM 14.2.510 |
Facteurs de
sécurité pour installations au Maroc :
|
Condition |
Facteur
multiplicateur |
Application |
Justification |
|
Zone
sismique |
1,4 |
Ancrage et structure |
Norme NPS 2011 |
|
Température
> 35°C |
1,2 |
Système de refroidissement |
Dégradation des roulements |
|
Altitude
> 1000m |
1,1 |
Puissance convertisseur |
Dérating altitude |
2.2 Stockage par Air Comprimé (CAES)
|
Type
CAES |
Pression
(bar) |
Rendement
global |
Temps
de réponse |
Ratio
volume/énergie |
|
Caverne
souterraine |
40-80 |
42-54% |
9-12 minutes |
4-8 m³/MWh |
|
Réservoirs
surface |
100-300 |
35-45% |
2-5 minutes |
8-15 m³/MWh |
|
Adiabatique
(A-CAES) |
40-70 |
70-80% |
5-8 minutes |
6-12 m³/MWh |
Dimensionnement
CAES selon géologie marocaine :
|
Région
géologique |
Type
recommandé |
Facteur
géologique |
Profondeur
optimale |
|
Haut
Atlas |
Cavernes calcaires |
0,8 |
200-500m |
|
Plateau
Central |
Réservoirs surface |
1,2 |
- |
|
Côte
Atlantique |
Cavernes salines |
0,9 |
300-800m |
|
Anti-Atlas |
Réservoirs renforcés |
1,3 |
- |
2.3 Stockage Gravitaire - Ratios de calcul
|
Système |
Hauteur
(m) |
Masse
(tonnes/MWh) |
Rendement |
Emprise
au sol |
|
Tour
avec blocs |
50-200 |
800-1200 |
80-90% |
0,5 ha/MWh |
|
Rail
incliné |
100-500 |
1500-2500 |
85-92% |
2-4 ha/MWh |
|
Piston
souterrain |
200-1000 |
2000-4000 |
75-85% |
0,2 ha/MWh |
3. TECHNOLOGIES ÉMERGENTES
3.1 Batteries Solides - Projections Maroc 2025-2030
|
Technologie |
Densité
énergétique |
Cycles
prévus |
Température
fonctionnement |
Coût
estimé (MAD/kWh) |
|
Li
métallique solide |
300-500 Wh/kg |
5000-10000 |
-20°C à +80°C |
1500-2500 (2030) |
|
Sulfure
solide |
250-400 Wh/kg |
3000-8000 |
-10°C à +60°C |
2000-3500 (2030) |
|
Oxyde
solide |
200-350 Wh/kg |
8000-15000 |
0°C à +85°C |
1800-3000 (2030) |
3.2 Supercondensateurs - Applications Maroc
|
Type |
Énergie
spécifique (Wh/kg) |
Puissance
spécifique (kW/kg) |
Cycles |
Applications
recommandées |
|
EDLC |
3-8 |
1-10 |
>1 000 000 |
Lissage PV/éolien |
|
Pseudo-capacitifs |
8-20 |
0,5-5 |
100 000-1 000 000 |
Démarrage moteurs |
|
Hybrides |
15-40 |
0,3-3 |
10 000-100 000 |
Véhicules électriques |
Ratios de
dimensionnement supercondensateurs :
|
Application |
Ratio
énergie (Wh/kW) |
Temps
de maintien |
Facteur
surdimensionnement |
|
Qualité
réseau |
0,5-2 |
1-5 secondes |
2,0 |
|
Lissage
EnR |
2-10 |
10-60 secondes |
1,5 |
|
Démarrage
moteur |
5-20 |
5-30 secondes |
1,8 |
3.3 Stockage Hydrogène - Données préliminaires Maroc
|
Méthode
stockage |
Densité
énergétique |
Pression/Température |
Rendement
cycle |
Infrastructure
requise |
|
H₂
comprimé |
1,3 kWh/kg |
350-700 bar |
25-40% |
Compresseurs haute pression |
|
H₂
liquide |
2,4 kWh/kg |
-253°C |
20-35% |
Cryogénie |
|
Hydrures
métalliques |
0,5-1,8 kWh/kg |
1-30 bar / 20-300°C |
30-45% |
Contrôle thermique |
4. TABLEAU COMPARATIF SYNTHÉTIQUE - CHOIX TECHNOLOGIQUE
|
Critère |
Li-ion |
Plomb |
Flow |
Volant |
CAES |
Gravitaire |
H₂ |
|
Coût
initial (MAD/kWh) |
2500-4000 |
800-1500 |
1800-3500 |
8000-15000 |
1200-2800 |
3000-8000 |
6000-12000 |
|
Durée
de vie (années) |
8-15 |
3-8 |
15-25 |
15-20 |
20-40 |
25-50 |
15-30 |
|
Rendement
global (%) |
85-95 |
75-85 |
70-85 |
85-95 |
42-70 |
80-90 |
25-45 |
|
Maintenance
(MAD/kWh/an) |
50-100 |
80-150 |
100-200 |
200-400 |
150-300 |
100-250 |
300-600 |
|
Adaptabilité
climat Maroc |
Excellente |
Bonne |
Excellente |
Bonne |
Bonne |
Excellente |
Moyenne |
Points Clés Supplémentaires à Retenir :
1. Spécificités
Climatiques Critiques
Les
températures élevées au Maroc (jusqu'à 45°C l'été) imposent des facteurs de
correction importants :
- Batteries Li-ion : Perte de 20-30%
de durée de vie au-dessus de 35°C
- Batteries Plomb : Vieillissement
accéléré de 50% à 40°C vs 25°C
- Systèmes de
refroidissement obligatoires pour installations > 50 kWh
2. Intégration
Réseau Électrique Marocain
Contraintes
spécifiques ONEE :
- Fréquence réseau :
50 Hz ± 0,2 Hz
- Tension BT : 400V
± 10%
- Harmoniques : THD
< 5%
- Facteur de
puissance : > 0,9
3. Réglementation
et Normes
Documents de
référence obligatoires :
- NM 06.3.035 : Sécurité
batteries lithium
- Décret 2-12-665 : Installations
électriques
- RPS 2011 : Règlement
parasismique
- Code du bâtiment : Contraintes
structurelles
4. Maintenance
Préventive Adaptée
Fréquences
recommandées selon le climat :
- Zone côtière : Maintenance
semestrielle
- Zone continentale : Maintenance
trimestrielle
- Zone désertique : Maintenance
mensuelle + surveillance continue
5. Optimisation
Économique
Stratégies
de réduction des coûts :
- Groupement
d'achats : Réduction 15-25% sur volume
- Financement
participatif : Coopératives énergétiques
- Subventions MASEN : Jusqu'à 30%
pour projets > 1 MW