Comment fonctionne un système de stockage d’énergie par batterie : guide complet

Comment fonctionne un système de stockage d’énergie par batterie ? Le principe est assez simple : l’électricité disponible est mise en réserve dans une batterie, puis utilisée plus tard, lorsque le logement en a besoin. Cette solution est particulièrement intéressante avec des panneaux solaires, dont la production ne correspond pas toujours aux heures de consommation du foyer.

Pour bien comprendre l’intérêt d’un tel équipement, il faut toutefois regarder au-delà de la batterie elle-même : charge, conversion, pilotage et sécurité font partie intégrante du système.

Qu’est-ce qu’un système de stockage d’énergie par batterie ?

Un système de stockage d’énergie par batterie, souvent appelé BESS, pour « Battery Energy Storage System », est un ensemble d’équipements conçu pour stocker temporairement de l’électricité avant de la restituer au moment opportun.

Dans une maison équipée de panneaux photovoltaïques, le système peut par exemple stocker le surplus d’électricité produit en journée. Cette énergie reste disponible pour être utilisée le soir ou la nuit, lorsque les panneaux ne produisent plus suffisamment.

Un BESS ne se résume donc pas à une batterie. Il comprend généralement des cellules de stockage, un système de gestion de batterie, des équipements de conversion électrique et un dispositif de pilotage des flux d’énergie.

Selon l’installation, la batterie peut être chargée par les panneaux solaires, par le réseau électrique ou par les deux.

Comment fonctionne un système de stockage d’énergie par batterie, étape par étape ?

Pour comprendre comment fonctionne un système de stockage d’énergie par batterie, il suffit de suivre le parcours de l’électricité. Le cycle repose sur trois grandes étapes : la charge, le stockage et la décharge.

1. La charge : capter et convertir l’électricité disponible

Lorsque les panneaux photovoltaïques produisent plus d’électricité que le logement n’en consomme, le surplus peut être envoyé vers la batterie au lieu d’être directement injecté sur le réseau.

Selon l’architecture du système, des équipements de conversion adaptent le courant et la tension afin de permettre la charge de la batterie.

Pendant cette phase, le système surveille notamment la puissance de charge, la température et le niveau de la batterie. Certains équipements permettent aussi de se charger depuis le réseau, par exemple pendant les heures où le tarif de l’électricité est plus avantageux.

2. Le stockage : conserver l’énergie et surveiller la batterie

Lors de la charge, l’énergie électrique est convertie en énergie chimique et stockée dans les cellules de la batterie. Elle peut ensuite rester disponible jusqu’à ce que le logement en ait besoin. Pendant ce temps, le système de gestion de batterie, ou BMS, surveille l’état de la batterie.

Il contribue également à maintenir les cellules équilibrées et à éviter certaines situations susceptibles d’accélérer leur vieillissement, comme une surcharge ou une décharge excessive. Il contribue ainsi à la sécurité et à la longévité du système.

3. La décharge : restituer l’électricité lorsque le logement en a besoin

Lorsque la production solaire diminue ou que la consommation augmente, la batterie peut restituer l’énergie stockée.

L’électricité est alors convertie sous une forme compatible avec les équipements domestiques. Le système adapte automatiquement la puissance fournie en fonction des besoins du logement et des réglages choisis.

Une batterie chargée pendant l’après-midi peut ainsi alimenter le réfrigérateur, l’éclairage, la box Internet ou d’autres appareils en soirée. Certains systèmes permettent également de conserver une partie de la capacité disponible pour une fonction de secours, si l’installation est prévue à cet effet.

Quels sont les principaux composants d’un système BESS ?

Le fonctionnement d’un BESS repose sur plusieurs éléments complémentaires. La batterie stocke l’énergie, tandis que l’électronique de contrôle assure sa protection, sa conversion et sa distribution au bon moment.

Batterie et BMS : stocker l’énergie en toute sécurité

La batterie regroupe plusieurs cellules, généralement assemblées en modules, eux-mêmes intégrés au système de stockage afin d’obtenir la capacité nécessaire selon les besoins de l’installation. Dans les installations résidentielles, les batteries lithium-ion sont aujourd’hui très répandues. La technologie LFP, ou lithium-fer-phosphate, est notamment appréciée pour sa stabilité et sa durée de vie.

Le BMS, ou système de gestion de batterie, surveille en continu la tension, le courant, la température et le niveau de charge.

Il peut limiter ou interrompre certaines opérations lorsque les paramètres sortent des plages prévues. Il contribue ainsi à protéger les cellules tout en maintenant un fonctionnement régulier au fil des cycles de charge et de décharge.

Onduleur, PCS et EMS : convertir et piloter les flux d’énergie

Une batterie fonctionne généralement en courant continu, tandis que le réseau domestique utilise principalement du courant alternatif. Selon l’architecture du système, un onduleur ou un système de conversion de puissance (PCS) assure notamment la conversion nécessaire entre courant continu et courant alternatif.

L’EMS, ou système de gestion de l’énergie, pilote quant à lui les flux entre les panneaux solaires, la batterie, le logement et le réseau.

Il peut décider de charger la batterie en cas de surplus solaire, de la décharger lorsque la consommation augmente ou de conserver une réserve. Les systèmes les plus évolués adaptent automatiquement leur fonctionnement aux habitudes du foyer et aux réglages définis par l’utilisateur.

À quoi sert un système de stockage d’énergie par batterie dans une maison ?

À l’échelle d’un logement, le stockage permet surtout de décaler dans le temps l’utilisation de l’électricité, notamment pour mieux exploiter une production photovoltaïque.

Augmenter l’autoconsommation de l’énergie solaire

Les panneaux solaires produisent généralement beaucoup d’électricité autour du milieu de la journée. Or, à cette heure, les occupants peuvent être au travail ou à l’école.

Sans batterie, le surplus non consommé est généralement injecté sur le réseau dans une installation autorisant l’injection. Grâce à un système de stockage d’énergie par batterie, une partie de cette production excédentaire peut être conservée pour être utilisée plus tard.

Le foyer consomme ainsi davantage de sa propre production solaire en soirée. L’intérêt dépend toutefois du volume de surplus disponible, du profil de consommation et de la capacité utile de la batterie.

Réduire les achats d’électricité et disposer d’une réserve d’énergie

En utilisant le soir l’énergie stockée pendant la journée, un foyer peut limiter une partie de ses prélèvements sur le réseau.

Certains systèmes permettent également de charger la batterie pendant des plages tarifaires avantageuses, puis d’utiliser cette énergie plus tard. La pertinence de cette stratégie dépend du contrat d’électricité et du rendement du système.

Une fonction de secours peut également être proposée. Dans ce cas, il faut vérifier quels circuits peuvent réellement être alimentés, la puissance disponible et le mode de basculement prévu en cas de coupure.

Comment choisir et dimensionner un système de stockage par batterie ?

Choisir une batterie domestique ou un module de stockage d’énergie électrique ne consiste pas simplement à rechercher la plus grande capacité possible. Le dimensionnement doit tenir compte de la consommation réelle du foyer, du surplus solaire disponible et des appareils que l’on souhaite alimenter.

Capacité en kWh et puissance en kW : deux critères à ne pas confondre

La capacité, exprimée en kilowattheures, indique la quantité d’énergie qu’une batterie peut stocker. La puissance, exprimée en kilowatts, indique à quelle vitesse l’énergie peut être délivrée aux appareils.

Une batterie peut donc disposer d’une capacité importante sans pour autant pouvoir alimenter simultanément plusieurs appareils très énergivores.

Pour estimer ses besoins, il est utile d’observer la consommation du soir et de la nuit, mais aussi le surplus réellement produit par les panneaux. Il faut également distinguer la capacité nominale de la capacité effectivement utilisable.

Rendement, durée de vie, sécurité et évolutivité

Le choix doit aussi prendre en compte le rendement aller-retour, qui reflète les pertes d’énergie pendant la charge et la décharge, ainsi que la durée de vie annoncée et les conditions de garantie.

La sécurité mérite la même attention. Il est important de respecter les exigences du fabricant concernant l’emplacement, la température, l’humidité et l’installation électrique.

Enfin, un système évolutif peut être intéressant si les besoins du foyer sont susceptibles d’augmenter, par exemple après l’installation de panneaux supplémentaires, d’une pompe à chaleur ou d’un véhicule électrique.

Anker SOLIX Solarbank Max AC : un exemple de stockage domestique flexible

L’Anker SOLIX Solarbank Max AC illustre cette approche du stockage résidentiel. Ce modèle se distingue surtout par sa capacité de stockage évolutive et sa puissance suffisante pour couvrir plusieurs usages courants de la maison.

• Stockage modulable : 7 kWh de capacité de base, extensible jusqu’à 42 kWh pour un système grâce à l’ajout de batteries BP7000.
• Utilisation quotidienne flexible : jusqu’à 3 500 W de puissance d’entrée/sortie sur le port réseau avec un raccordement adapté et conforme aux exigences d’installation, ainsi qu’une gestion intelligente de la charge et de la décharge selon la production solaire et les tarifs d’électricité.
• Installation simplifiée : conception modulaire empilable facilitant l’ajout de batteries supplémentaires pour augmenter la capacité de stockage.

Conclusion

Comment fonctionne un système de stockage d’énergie par batterie ? En résumé, il stocke l’électricité lorsqu’elle est disponible, la conserve sous le contrôle du BMS, puis la restitue lorsque le logement en a besoin. Les équipements de conversion et le système de gestion de l’énergie assurent quant à eux la conversion électrique et le pilotage des flux.

Pour une maison équipée de panneaux solaires, un tel système peut augmenter l’autoconsommation et limiter certains prélèvements sur le réseau. Sa pertinence dépend toutefois d’un dimensionnement adapté à la capacité nécessaire, à la puissance demandée et aux habitudes de consommation du foyer.

FAQ

Combien de temps une batterie domestique peut-elle alimenter une maison ?

L’autonomie dépend de la capacité utile de la batterie et de la consommation du logement. Une batterie de 10 kWh offrira une autonomie bien plus longue si elle alimente uniquement quelques appareils essentiels que si elle doit alimenter simultanément le chauffage, les appareils de cuisson et d’autres équipements électroménagers.

Un système de stockage par batterie fonctionne-t-il sans panneaux solaires ?

Oui. Si l’équipement le permet, une batterie peut être chargée depuis le réseau électrique puis déchargée plus tard. Cette utilisation peut notamment servir à décaler la consommation entre différentes plages tarifaires. Son intérêt économique dépend toutefois du contrat d’électricité, du rendement et des coûts du système.

Quelle capacité de batterie faut-il prévoir pour une maison ?

Il n’existe pas de capacité idéale pour tous les logements. Elle dépend de la consommation quotidienne, du surplus solaire, des appareils à alimenter et de l’autonomie recherchée. L’analyse des relevés de consommation constitue donc le meilleur point de départ pour éviter un système sous-dimensionné ou inutilement trop grand.