Quand on parle de stockage pour l’autoconsommation, c’est la batterie qui vient à l’esprit en premier lieu, mais pas que…

Nous pouvons séparer les vecteurs énergétiques en deux catégories:

  • Stocker de la chaleur pour l’utiliser plus tard
  • Stocker de l’électricité pour l’utiliser plus tard

Le stockage thermique

Premier stockage auquel il faut penser si on veut être un peu smart… c’est le stockage que l’on a déjà: le ballon d’eau chaude est déjà présent/payé pour sa fonction première. Alors pourquoi ne pas le valoriser en le chauffer durant les heures de production PV la journée? Les litres d’eau chaude restent dans l’enveloppe durant un certain temps.

Un deuxième stockage a disposition est le bâtiment lui-même qui a une inertie thermique et il est possible de jouer sur les heures de chauffe tout en conservant un bon confort dans le bâtiment.

Il faut noter que d’un point de vue énergétique ce n’est pas un stockage d’électricité, mais un déplacement de charge. Il y a un changement de la qualité de l’énergie et il n’est pas possible de récupérer de l’électricité plus tard: c’est un stockage thermique.

Cette utilisation du stockage thermique peut être faite avec presque aucun frais dans bien des cas: de simple réglage des horaires sur la PAC.

Si un bâtiment est en cours de planification, il est bon de prévoir des ballons d’eau chaude assez grand et quelques basiques de l’architecture solaire: isolation périphérique pour profiter au mieux de l’inertie thermique des murs; ouvertures au sud, pour des apports solaire passifs en hiver (pas assez de PV pour chauffer un bâtiment); avants-toits pour ombrer les façades et stores pour éviter les surchauffes.

Le stockage batterie pour l’autoconsommation PV

Aujourd’hui le stockage batterie est possible, abouti et fiable. De nombreux produits existent sur le marché.

Sachant qu’il y a un excédent durant la journée, l’idée de mettre des batteries pour stocker cette énergie vient naturellement, mais combien en mettre ?

Pour de bonnes performances (kWh au moindre coût), il faut un équilibre entre la quantité de PV installée, la consommation de la maison et la quantité de batterie. Quelques cas limites illustrent rapidement la problématique:

  • Il ne sert à rien d’avoir plus de capacité de batterie que d’excédent d’énergie PV produite dans la journée. Une partie de la batterie ne sera jamais remplie.
  • Il ne sert à rien d’avoir plus de capacité de batterie que la consommation durant la nuit : il n’y a pas de consommation pour utiliser ce qui a été stocké.
  • Il ne sert à rien d’avoir des batteries si toute la production PV est consommée en direct.
  • … etc.

Cela se voit sur l’exemple ci-dessous de l’état de charge sur une année dans une maison avec une batterie surdimensionnée: jamais vidée en été et jamais remplie en hiver.

Voici quelques exemple concrets de l’effet de la batterie sur le taux d’autonomie avec les données d’une années de diverses maisons avec du solaire. Cela peut être exploré plus en avant avec le calculateur de stockage. Chaque cas est particulier avec plus ou moins de solaire et plus ou moins de consommation.

Il n’est pas possible de poser une seule règle du pouce simple pour le dimensionnement batterie mais il faut poser 3 règles et prendre le plus petite des batteries. En effet il y a toujours ce duo: production, consommation et leur adéquations.

  • calculer 1 à 2kWh par kWc de solaire (exemple 15 kW sur un toit –>15 à 30kWh de batterie)
  • calculer 1 à 2kWh par MWh de consommation annuelle (8000 kWh par année –> 8 à 16kWh)
  • prendre le plus petit résultat des deux calculs (–> ici 10 à 15kWh est un bon compromis) et pondérer avec la différence de taille: la production solaire annuelle en kWh (kWc x 1000) est beaucoup plus petite que la consommation en kWh, il faut s’attendre à ce qu’il n’y a pas d’excédent à stocker (15000 / 8000 –> c’est OK).

Notez que le calcul est très différent si l’installation doit fonctionner en îlot ou en backup: il faut plus de stockage car celui-ci est essentiel au fonctionnement et pas seulement utile pour optimiser l’autoconsommation.

Un calcul de rentabilité des batteries sur le pouce…

Une première approximation de la rentabilité de la batterie peut être posé assez simplement. Exemple et à vous d’adapter les chiffres à votre cas:

  • Une batterie de 20kWh coûte 10’000CHF, installation comprise.
  • Soit 500CHF/kWh
  • Elle va avoir une vie de 10 ans, prenons 15ans pour être optimiste. Donc coûte 500/15=33CHF/année pour 1 kWh
  • Elle est cyclée 200 jours par an à 80%. Pour chaque kWh de batterie transitent donc: 200*0.8 =160kWh.
  • Le prix du kWh cyclé est: 33/160=0.20625 CHF/kWh
  • C’est le coût pour le service de stockage. ll faut encore le remplir avec du solaire dont on recevrait 10ct/kWh si il était injecté au réseau. Le rendement est à compter, en effet il faut mettre plus de solaire dans la batterie que ce qui sort, avec 90%: 10/0.9=11.1 ct/kWh
  • Le coût du kWh stocké est de 20.625+11.1=31.725 ct/kWh.

Des explications un peu plus complètent se trouvent sur la page des calculs

Remarque

Subtilité de langage, mais qui peut coûter cher si on l’oublie: le stockage réseau ne se fait pas avec une batterie (ou autres)… mais avec un système dont la batterie est l’un des composants. Le stockeur n’est qu’une partie d’une chaîne technologique est nécessaire pour faire fonctionner une application de stockage :

  • Le stockeur (la batterie)
  • Les convertisseurs (onduleur ou autres)
  • Les éléments de supervision
  • Les sécurités
  • Le génie civil/l’infrastructure
  • Le casing, la gestion environnementale, la ventilation.
  • Le pilotage à distance, l’infrastructure de communication pour recevoir des consignes. Superviser une installation sur internet.
  • etc…

Ainsi que les coûts de :

  • Installation
  • Certification/contrôle (par exemple le contrôle électrique finale)
  • Maintenance
  • Démontage
  • Recyclage

Oublier un des éléments serait risquer de faire de lourdes erreurs dans l’estimation/chiffrage d’un système et le coût de revient du kWh.

Réflexions sur le sens du stockage batterie

Malgré la baisse des prix, le stockage batterie reste assez loin de la rentabilité et son sens écologique est douteux. En effet, d’un point de vue global, il est plus efficace de mutualiser l’énergie que de vouloir absolument faire de l’individualisme? (Mon énergie à moi!)

N’est-il pas plus simple de faire circuler l’énergie sur quelques centaines de mètre sur les câbles électriques du réseau, dont on a besoin de toute façon, jusqu’au voisin? En terme de rendement et de durabilité?

La nécessité d’indépendance vis-à-vis du réseau et le service de backup est un autre sujet. A vous de mettre en balance ces éléments.