Lorsque deux maisons installent la même batterie de 10 kWh, il est tentant d’attendre le même résultat. Pourtant, le premier système peut commencer à se décharger dès que la production solaire passe sous la demande du foyer, tandis que le second conserve une partie de l’énergie pour une période de prix plus élevé plus tard dans la journée. S’il est conçu et configuré pour le secours, il peut aussi préserver une réserve pour une panne.
En début de soirée, une batterie peut être proche de son niveau de réserve tandis que l’autre dispose encore d’énergie. Leur capacité physique n’a rien de différent. Elles ont simplement suivi des instructions différentes.
La capacité n’est pas un calendrier
La capacité, mesurée en kilowattheures, décrit la quantité d’énergie qu’une batterie peut stocker. La puissance, mesurée en kilowatts, décrit la rapidité avec laquelle elle peut délivrer cette énergie. Le U.S. Department of Energy traite ces éléments comme des spécifications séparées, car ils répondent à des questions différentes. Une batterie peut contenir assez d’énergie pour faire fonctionner plusieurs appareils dans le temps, tout en étant incapable de les alimenter tous en même temps si leur demande combinée dépasse sa puissance nominale.
Il est également important de savoir quel chiffre de capacité est cité. Capacité nominale, capacité utilisable et énergie délivrée après conversion ne décrivent pas exactement la même limite. Les recommandations du gouvernement australien sur les batteries indiquent que la capacité utilisable est inférieure à la capacité totale et qu’une partie de l’énergie est perdue pendant la charge et la décharge. Les chiffres de batterie doivent être placés sur la même base avant comparaison.
Une fois ces chiffres clarifiés, la question restante est opérationnelle : que doit faire le système avec l’énergie dont il dispose ?
Pourquoi le timing change le résultat
L’un des rôles de base d’une batterie domestique est de rendre l’électricité disponible à un autre moment. Un système solaire peut produire plus d’énergie que la maison n’en a besoin autour de midi, puis produire peu ou rien après le coucher du soleil. La batterie transporte une partie de cet excédent de journée vers le soir.
Un mode d’autoconsommation de base suit généralement ce qui se passe à l’instant présent. Lorsque la production solaire dépasse la demande du foyer, la batterie se charge. Lorsque la demande dépasse la production solaire, elle se décharge. Cela peut réduire les importations réseau, mais peut aussi utiliser l’énergie stockée avant le début d’une période tarifaire plus chère.
Une stratégie fondée sur le temps peut réserver la batterie pour ces heures ultérieures. Cela ne rend pas chaque kilowattheure plus précieux sur chaque marché; le résultat dépend du tarif et du profil de charge du foyer. Cela modifie le calendrier afin que l’énergie stockée soit disponible pour un autre objectif.
Le secours crée un autre compromis. Dans un système compatible secours configuré pour fonctionner pendant une panne, une réserve plus élevée laisse plus d’énergie disponible si le réseau tombe. La même réserve laisse moins de capacité pour l’autoconsommation quotidienne ou la gestion tarifaire. Les recommandations du gouvernement australien rendent cette limite explicite : tous les systèmes de batterie ne peuvent pas fournir du secours, et ceux qui le peuvent doivent être configurés pour cela.
Ces choix sont souvent décrits comme le dispatch de la batterie. Ils ne sont pas séparés de la capacité, car chaque décision puise dans la même réserve limitée d’énergie. L’énergie utilisée l’après-midi ne peut pas attendre encore dans la batterie le soir.
Ce que signifie le contrôle « intelligent » en pratique
Le « contrôle intelligent » ne signifie pas nécessairement intelligence artificielle. Un contrôleur peut appliquer un ensemble de règles à des informations telles que la production solaire, la demande du foyer, l’état de charge de la batterie, les réglages de réserve et les prix de l’électricité, puis décider de charger, décharger ou attendre.
Certains contrôleurs utilisent aussi des prévisions. Si une forte production solaire est attendue le lendemain, un système peut autoriser une utilisation plus importante de l’énergie pendant la nuit, car une recharge est probable. Avec une mauvaise prévision, cette décision peut laisser la batterie plus vide que prévu.
Des recherches de Mirletz et Guittet ont testé une méthode de dispatch sensible au prix utilisant des prévisions solaires et de charge, des données de dégradation batterie et des tarifs d’électricité. Différents tarifs, tailles de système, profils de production et de charge appelaient différentes stratégies de dispatch. Un calendrier conçu pour un tarif ou un foyer ne peut pas être supposé convenir simplement à un autre.
Dans un système énergétique domestique plus intégré, un système de gestion de l’énergie, ou EMS, peut coordonner les décisions entre production solaire, charges domestiques, batterie, onduleur et connexion réseau. Une étude résidentielle de Merrington, Khezri et Mahmoudi en offre un exemple : son système de gestion de l’énergie domestique utilisait les prix de l’électricité, les contraintes réseau, la charge du foyer et les données météo pour guider l’exploitation. Les systèmes réels utilisent différentes combinaisons d’informations, mais l’objectif est similaire : transformer plusieurs entrées en un plan d’exploitation.
L’EMS ne reprend pas les fonctions de protection de la batterie. Le BMS surveille les conditions de la batterie et fournit ou applique des limites d’exploitation au niveau batterie, tandis que l’onduleur ou le PCS effectue la conversion électrique nécessaire à la charge et à la décharge. Une demande EMS ne peut être exécutée que lorsque la batterie et l’équipement de conversion de puissance peuvent la prendre en charge.
Au niveau matériel, l’unité de gestion de batterie haute tension de NXP fournit une surveillance des interverrouillages et un contrôle des contacteurs, avec des interfaces de communication avec un EMS. C’est une illustration utile de la raison pour laquelle la coordination au niveau du site ne remplace pas la protection de la batterie : la couche batterie doit toujours restreindre ou interrompre l’exploitation lorsque les conditions l’exigent. Une explication plus détaillée est disponible dans Que fait réellement un BMS ?.
Là où le contrôle intelligent cesse d’aider
Si une batterie est trop petite pour la tâche prévue, modifier son calendrier ne supprimera pas le déficit d’énergie. Il en va de même pour la puissance : un logiciel de contrôle ne peut pas faire délivrer à l’équipement plus que sa sortie nominale.
Un contrôle plus compliqué n’est pas automatiquement meilleur. Une revue systématique d’Azuatalam et de ses collègues a constaté qu’augmenter la sophistication d’une stratégie de gestion de l’énergie n’améliorait pas nécessairement les performances ou la viabilité économique d’un système PV-batterie. Les hypothèses de modélisation, les données d’entrée incertaines et le traitement de la dégradation batterie pouvaient changer le résultat.
Des limites similaires apparaissent dans l’exploitation quotidienne. Un barème tarifaire obsolète peut déplacer la charge aux mauvaises heures. Une réserve réglée trop haut peut laisser de la capacité utile inutilisée chaque jour, tandis qu’une réserve trop basse peut ne pas refléter les priorités de secours du propriétaire. Les prévisions et les routines du foyer peuvent aussi changer, de sorte que des réglages autrefois pertinents peuvent devoir être revus.
Lorsque le soir arrive, la batterie utile est celle qui dispose encore d’assez d’énergie pour la tâche choisie par le foyer. Y parvenir dépend d’un matériel adapté, de réglages raisonnables et d’une stratégie d’exploitation qui reflète la façon dont la maison utilise réellement l’électricité.
