Comment fonctionne ce calculateur de batterie
Une batterie domestique ne rapporte de l’argent que d’une seule façon : elle déplace l’électricité solaire des heures où vous en avez trop vers celles où vous en manquez. Pour l’évaluer, il faut savoir, heure par heure, combien de surplus il y a et quelle consommation le suit. Les moyennes mensuelles masquent justement cela : voilà pourquoi les règles empiriques et les calculateurs en ligne simplistes surestiment régulièrement les économies d’une batterie.
Ce calculateur télécharge une année complète de météo satellite horaire NASA POWER pour votre adresse et simule trois choses sur les 8 760 heures :
- La production solaire, avec la même physique que notre simulateur de panneaux solaires : position du soleil, modèle de ciel Hay–Davies, température des cellules et pertes de l’onduleur.
- La consommation du foyer, d’après une journée type (famille active, télétravail, couple de retraités, VE rechargé la nuit ou pompe à chaleur), modulée selon la semaine, le week-end et la saison, puis ramenée à votre consommation annuelle. Le profil pompe à chaleur suit la température extérieure réelle heure par heure de l’année choisie : les vagues de froid font monter la consommation précisément quand le solaire est au plus faible.
- La batterie, heure par heure : le solaire alimente d’abord la maison ; le surplus charge la batterie dans la limite de sa puissance et de sa capacité utile ; le reste est injecté. Quand la consommation dépasse la production, la batterie se décharge jusqu’au seuil de réserve, et ce n’est qu’ensuite que la maison soutire du réseau.
Il répète ensuite la simulation pour dix capacités de batterie de 0 à 30 kWh afin de trouver celle qui offre la meilleure valeur actuelle nette.
Les formules
Self-consumption = (PV − export) ÷ PV Self-sufficiency = (load − import) ÷ load Battery savings = Δimport × import price − Δexport × export price Battery life = min(calendar life, rated cycles ÷ cycles per year)
Exemple chiffré : 6 kWc + 10 kWh à Bucarest
Les valeurs par défaut décrivent une famille active qui consomme 4 500 kWh par an avec 6 kWc de panneaux orientés plein sud et inclinés à 32°. Avec la météo de 2024, les panneaux produisent environ 7 330 kWh (1 221 kWh/kWc). Sans batterie, la famille n’en consomme directement que 24 %, car la majeure partie de la production a lieu quand personne n’est à la maison, et couvre 40 % de ses besoins.
Ajoutez une batterie de 10 kWh (90 % utilisables, 5 kW, 90 % de rendement aller-retour) : elle restitue environ 2 110 kWh par an, le soutirage au réseau passe de 2 714 à 688 kWh et l’autonomie grimpe à 85 %. Cela représente environ 250 cycles complets par an : une batterie LFP garantie 6 000 cycles est donc limitée par sa durée de vie calendaire de 15 ans, pas par l’usure.
Côté argent, le constat refroidit. Chaque kWh décalé évite le prix d’achat de 0,25 € mais fait perdre le rachat à 0,06 € : la batterie fait économiser environ 363 € par an. À 4 500 € installée, elle se rembourse en 12 ans environ ; à un taux d’actualisation de 5 %, sa VAN est légèrement négative. Le balayage montre pourquoi : 5 kWh captent déjà 233 € par an et 7,5 kWh 326 €, alors que passer de 10 à 15 kWh n’ajoute que 24 €. En hiver, il n’y a pas de surplus pour remplir la capacité supplémentaire.
Comment lire les résultats
- L’autonomie est l’indicateur phare de l’indépendance énergétique ; les économies et le retour sur investissement décident de l’achat.
- Moins d’environ 150 cycles complets par an signifie que la batterie est surdimensionnée pour votre surplus solaire ou votre consommation du soir.
- La capacité la plus rentable est celle qui obtient la meilleure VAN dans le balayage, avec un coût réparti entre une part fixe (onduleur hybride, pose) et une part au kWh. Si aucune taille n’a de VAN positive, la batterie est un achat de confort ou de secours, pas un investissement.
- Le graphique de la journée moyenne d’été montre la batterie se remplir en fin de matinée puis alimenter la maison le soir et la nuit. Si elle est pleine avant midi, une batterie plus grande ou davantage d’usages en journée seraient utiles.
Valeurs typiques
| Foyer (Europe centrale) | PV | Batterie (utile) | Autonomie | Cycles/an |
|---|---|---|---|---|
| 3 000 kWh, absent en journée | 4 kWc | aucune | 25–35 % | — |
| 3 000 kWh, absent en journée | 4 kWc | 4–5 kWh | 55–65 % | 250–300 |
| Famille 4 500 kWh | 6 kWc | 8–10 kWh | 65–80 % | 200–260 |
| 8 000 kWh avec VE | 9 kWc | 10–13 kWh | 50–65 % | 250–330 |
| 10 000 kWh avec pompe à chaleur | 10 kWc | 10–15 kWh | 45–55 % | 180–230 |
Le sud de l’Europe, la Sun Belt américaine et l’Australie atteignent le haut de ces fourchettes, voire davantage ; le nord de l’Europe reste dans le bas, car la production d’hiver y est très faible.
Conseils pour rentabiliser une batterie
- Dimensionnez-la sur votre soirée, pas sur votre toit. La consommation du soir et de la nuit (en général 40 à 60 % de la consommation journalière) est le maximum qu’une batterie peut déplacer chaque jour.
- Décalez d’abord les usages flexibles. Faire tourner lave-vaisselle, lave-linge, chauffe-eau ou recharge du VE à midi, c’est du stockage gratuit, souvent plus intéressant qu’un deuxième module de batterie.
- Regardez votre tarif. Heures pleines / heures creuses, tarifs dynamiques ou absence de rachat du surplus creusent l’écart de prix et raccourcissent le retour sur investissement. Activez l’option heures pleines / heures creuses pour le tester.
- Préférez le LFP. Les cellules lithium fer phosphate supportent 4 000 à 8 000 cycles et 90 à 100 % de profondeur de décharge ; les batteries au plomb perdent environ la moitié de leur capacité utile à cause de la limite de 50 % de DoD et s’usent après 500 à 1 500 cycles (essayez le préréglage plomb).
- Vérifiez comment vous êtes rémunéré aujourd’hui. En facturation nette classique, une batterie ne fait presque rien économiser ; comparez les dispositifs avec le calculateur de facturation nette.
Limites
Le pilotage suit une stratégie simple d’autoconsommation : la batterie ne se charge pas sur le réseau, ne suit pas les prix dynamiques et ne garde pas de capacité en prévision du mauvais temps. La résolution horaire surestime légèrement l’autoconsommation, car les pointes brèves d’une bouilloire ou d’un four dépassent la puissance de la batterie au sein d’une heure ; une installation réelle obtient en général quelques points de moins. Les profils de consommation sont des formes types, pas les données de votre compteur communicant : une journée isolée peut donc différer nettement même quand les totaux annuels sont justes. La dégradation de la batterie est modélisée comme une baisse constante des économies annuelles, et les coûts excluent le financement et un éventuel remplacement de l’onduleur hybride.
Méthode et hypothèses
Pour chaque heure d’une année météo NASA complète, le calculateur simule la production photovoltaïque (même modèle que notre simulateur de panneaux solaires) et la consommation du foyer d’après une journée type, corrigée selon le jour de la semaine, le week-end, la saison et, pour les pompes à chaleur, la température extérieure heure par heure (besoin de chaleur ∝ (15 °C − T) ÷ COP(T)).
Règle de la batterie à chaque heure : le solaire alimente d’abord la maison ; le surplus charge la batterie dans la limite de sa puissance et de sa capacité utile (capacité × DoD) ; le reste est injecté sur le réseau. Quand la consommation dépasse la production, la batterie se décharge jusqu’à la réserve ; le complément vient du réseau. Les pertes valent √RTE à la charge et à la décharge, plus la consommation en veille.
Autoconsommation = solaire consommé sur place ÷ solaire produit. Autonomie = consommation couverte sans le réseau ÷ consommation. Économies dues à la batterie = achats au réseau évités − revenus d’injection perdus. Le retour sur investissement et la VAN (NPV) tiennent compte de la hausse des prix et de la perte de capacité sur la durée de vie de la batterie = min(durée de vie calendaire, cycles garantis ÷ cycles par an).
Questions fréquentes
Quelle capacité de batterie solaire me faut-il ?
Une batterie solaire est-elle rentable ?
Combien de cycles par an fait une batterie domestique ?
Quelle différence entre autoconsommation et autonomie ?
Une batterie solaire peut-elle me rendre totalement indépendant du réseau ?
Une batterie aide-t-elle si je recharge ma voiture électrique la nuit ?
Sources et références
- Weniger, J., Tjaden, T., Quaschning, V. (2014). Sizing of residential PV battery systems. Energy Procedia 46
- HTW Berlin : Independence calculator and PV storage inspection (Stromspeicher-Inspektion)
- NREL : Battery Energy Storage System cost benchmarks (ATB, residential storage)
- NASA POWER : données horaires de rayonnement solaire et de météo
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