La capacité de stockage d’une batterie solaire détermine combien d’énergie celle-ci va pouvoir stocker.
Il s’agit d’une donnée essentielle, qui ne peut pas être choisie au hasard : trop grande, votre batterie sera difficile à rentabiliser, mais trop petite, vous perdrez votre surplus d’énergie qui n’a pas pu être entièrement stocké.
Dans ce guide, nous vous aidons à :
- Calculer les dimensions idéales de votre batterie solaire
- Savoir comment optimiser votre autoconsommation
- Choisir entre les différentes technologies de batteries solaires sur le marché
Qu’est-ce que la capacité de stockage d’une batterie solaire ?
Définition de la capacité de stockage : kWh, Ah et Wh
La capacité de stockage d’une batterie solaire s’exprime le plus souvent en kWh (kilowattheures), Wh (wattheures) ou Ah (ampères-heures).
Afin d’estimer la capacité nécessaire, le mieux est de connaître ses besoins énergétiques en Wh ou kWh.
- 1 kWh = 1 000 Wh
La conversion des Ah en Wh suit quant à elle la formule :
- Ah × V = Wh
Prenons une batterie de 200 Ah, à 12 V. Ceci nous donne : 200 x 12 = 24 000 Wh, soit 2,4 kWh.
Capacité nominale vs capacité utile : une distinction essentielle
Il est important de distinguer la capacité nominale et la capacité réelle d’une batterie solaire.
La capacité d’une batterie affichée par le fabricant n’est jamais 100% exploitable, car il faut prendre en compte une autre donnée importante : la profondeur de décharge.
La profondeur de décharge (abrégée par DoD) indique le pourcentage d’énergie stockée qu’une batterie solaire peut restituer.
Les batteries solaires au lithium présentent une bonne profondeur de décharge d’environ 90 %, contre 50 % pour les batteries au plomb.
Prenons par exemple une batterie au lithium de 5 kWh avec une profondeur de décharge de 85 %.
Cela signifie qu’il est en réalité possible d’utiliser 85% de la capacité de la batterie, soit :
5 x 0,85 = 4,25 kWh.
Nous vous conseillons de bien prendre en compte la profondeur de décharge lors du dimensionnement de votre batterie.
Pourquoi la capacité de stockage est un critère clé de votre projet solaire
Lorsque des particuliers souhaitent investir dans une batterie solaire, c’est toujours pour réduire leur facture d’énergie en augmentant leur taux d’autoconsommation. En moyenne, un foyer avec un système solaire sans batterie autoconsomme environ 40% de son énergie.
Avec une solution de stockage, ce taux d’autoconsommation peut grimper jusqu’à 80%.
Bien dimensionner sa batterie permet donc d’augmenter son taux d’autoconsommation et de rentabiliser son installation plus rapidement.
Comment calculer la capacité de stockage idéale pour sa batterie solaire ?
Maintenant que nous avons vu l’intérêt d’une batterie de stockage bien dimensionnée, voyons comment bien calculer la capacité de stockage idéale.
Étape 1 : Évaluer sa consommation électrique quotidienne
La première chose à faire est d’évaluer la consommation d’électricité moyenne d’une habitation. Cette donnée est simple à obtenir via les informations de votre compteur Linky, disponibles également via votre compte client Enedis.
Il faut ensuite connaître les postes de consommation principaux, afin de savoir quels appareils sont utilisés lors de la production d’énergie des panneaux et lesquels sont généralement utilisés la nuit (et donc doivent être couverts par la batterie).
Par exemple, prenons un foyer avec une consommation moyenne de 15 kWh.
La famille autoconsomme déjà 40% de son énergie, soit 6 kWh. Les 9 kWh restants sont utilisés majoritairement le soir, pour la cuisson, l’eau chaude et le chauffage par pompe à chaleur.
Il s’agit d’une configuration optimale, où la famille va pouvoir à la fois augmenter son taux d’autoconsommation de 30% et utiliser l’énergie stockée dans ses batteries en soirée.
Étape 2 : Analyser la production de ses panneaux solaires et le surplus
Avant de dimensionner une batterie solaire, il faut savoir combien d’énergie est réellement disponible à stocker.
La production photovoltaïque dépend de plusieurs critères :
- La puissance installée (en kWc)
- L’orientation et inclinaison des panneaux
- La région où se trouvent les panneaux
- La possible présence d’ombre
Pour analyser le surplus produit et non stocké, il suffit de déduire son autoconsommation en kWh de la production totale de votre installation photovoltaïque.
Par exemple, une installation de 3 kWc installée dans le sud produit 10 kWh/jour.
La famille arrive à autoconsommer 40% de cette énergie, soit 4 kWh. Il reste donc 6 kWh en surplus.
Ce qui signifie que votre batterie solaire peut stocker en moyenne jusqu’à 6 kWh d’électricité par jour.
À NOTER
Il est inutile d’installer une batterie plus grande que votre surplus réel. Surdimensionnée, une batterie ne va jamais se charger complètement et sera difficile à rentabiliser.
Étape 3 : Appliquer la formule de calcul de la capacité
Maintenant que la quantité du surplus est claire, il faut identifier deux éléments essentiels :
- La profondeur de décharge de la batterie
- Le taux d’autoconsommation visé
Par exemple, reprenons le foyer qui consomme 15 kWh/jour.
Celui-ci autoconsomme déjà 40 % de son électricité et souhaite stocker 40% en plus pour atteindre un taux d’autoconsommation de 80%.
Il veut donc stocker 6 kWh.
La batterie au lithium qu’il souhaite acheter affiche une DoD de 90%.
6 / 0,90 = 6,6 kWh. En prenant en compte la DoD, il faut à cette famille une batterie d’au moins 6,6 kWh. Mais ce n’est pas tout.
Il est également nécessaire d’ajouter les pertes d’énergie liées au stockage, aux transferts d’énergie et à l’onduleur. En moyenne, nous conseillons de prendre en compte une perte estimée à 10%.
Ce qui nous donne :
6,6 x 0,1 = 0,66.
6,6 + 0,7 = 7,3 kWh.
Ainsi, cette maison a besoin d’une batterie d’au moins 7,3 kWh afin de stocker assez d’énergie et atteindre un taux d’autoconsommation de 80%.
Vous n’êtes pas sûr de vos calculs ? Un mauvais dimensionnement peut nuire à votre autoconsommation ou à votre rentabilité. Faites appel aux professionnels de Mon Kit Solaire, nous vous aidons à choisir la batterie idéale.
Étape 4 : Prendre en compte le nombre de jours d’autonomie souhaités
Toutes les installations n’ont pas les mêmes objectifs.
Si la plupart des particuliers souhaitent seulement optimiser leur autonomie grâce à une batterie solaire, d’autres veulent atteindre une autonomie totale, pour être indépendants ou encore s’ils vivent dans des régions sujettes aux coupures.
Si vous voulez devenir autonome, la méthode de calcul diverge :
- Commencez par estimer le nombre de jours d’autonomie visés
- Vérifiez si votre installation solaire peut produire la quantité d’énergie suffisante afin de remplir votre batterie tout en alimentant votre maison.
Par exemple, si vous consommez 10 kWh / jour et souhaitez être autonome 2 jours entiers.
Il faut que votre installation produise en moyenne le nombre de jours d’autonomie visés multiplié par la consommation journalière.
Soit 20 kWh + 10 kWh = 30 kWh.
Une installation qui a pour but d’alimenter l’habitation en toute autonomie n’est pas rentable à proprement parler, puisqu’il faut investir dans une plus grande installation ainsi qu’une plus grande capacité de batterie.
Pour cette raison, il est important de bien définir votre objectif avant de vous lancer dans votre projet.
Quelle capacité de stockage selon la puissance de son installation photovoltaïque ?
Comme nous l’avons cité plus haut, le dimensionnement d’une batterie solaire dépend directement de la puissance installée de vos panneaux photovoltaïques.
Plus votre installation produit, plus le surplus journalier est important et plus la capacité de stockage peut être élevée… si vous le souhaitez !
Car une batterie plus grande est toujours plus chère, et viser le maximum de stockage possible n’est pas toujours une bonne idée.
Capacité recommandée pour une installation de 3 kWc
Une installation de 3 kWc produit entre 3 000 et 4 000 kWh d’énergie annuelle, selon l’ensoleillement de la région.
En moyenne, le surplus quotidien de ce type d’installation photovoltaïque se situe entre 3 et 5 kWh.
Si vous êtes un petit foyer et que vous souhaitez uniquement rentabiliser votre autoproduction, nous vous conseillons une batterie avec une capacité qui se situe entre 5 et 6 kWh.
Capacité recommandée pour une installation de 6 kWc
Une installation solaire de 6 kWc est généralement recommandée pour les foyers comprenant 4 personnes ou plus.
Le surplus moyen estimé est généralement de 6 à 9 kWh. Nous vous conseillons de viser une batterie de 10 kWh, qui devrait suffire afin de rentabiliser votre production et alimenter votre maison.
Capacité recommandée pour une installation de 9 kWc et plus
Les grandes installations de 9 kWc et plus sont surtout utilisées pour des habitations collectives, ou des foyers avec une forte consommation (tout électrique, véhicule électrique, etc.)
Dans ce cas, il vous faut estimer votre surplus au cas par cas et ajouter environ 2 kWh comme marge de sécurité.
À NOTER
Il existe aujourd’hui des batteries solaires dites modulables. Il est possible d’augmenter la capacité totale de la batterie en achetant de nouveaux modules faciles à ajouter à votre équipement de base. En cas de doute ou de possibilité d’évolution future de votre installation, envisager les batteries modulables est une bonne solution.
Les différentes technologies de batteries et leur impact sur la capacité de stockage
Différentes technologies de batteries solaires existent. Lithium-ion, LiFePO4, plomb… voici les caractéristiques de chaque type de technologie.
Batteries lithium fer phosphate (LiFePO4 / LFP) : le meilleur compromis pour le résidentiel
Les batteries LiFePO4 (lithium-fer-phosphate) sont la dernière génération de batteries disponibles sur le marché. Ces batteries sont idéales pour le résidentiel, puisqu’elles bénéficient d’une longue durée de vie, d’une DoD profonde et offrent une forte sécurité.
Profondeur de décharge : 90-95%
Rendement : 95%
Durée de vie : entre 10 et 20 ans
Nombre de cycles : de 4 000 à 7 000 cycles
Avantages : haute sécurité et longue durée de vie
Inconvénients : Coût d’achat élevé
Les modèles que nous vous recommandons : Anker Solix, Zendure, Marstek.
Batteries lithium-ion NMC : densité énergétique élevée mais durée de vie plus courte
Les batteries solaires lithium-ion sont très utilisées pour le solaire mais également dans l’électronique et les véhicules électriques. Elles offrent une forte densité énergétique, ce qui leur permet d’être généralement plus compactes que les LiFePO4.
Profondeur de décharge : 85%
Rendement : 90%
Durée de vie : 10 à 15 ans
Nombre de cycles : 4 000 à 6 000 cycles
Avantages : Plus compacte que les LiFePO4
Inconvénients : Instable face aux fortes chaleurs
Batteries au plomb (ouvert, AGM, Gel) : technologie historique en recul
Les batteries au plomb constituent la technologie la plus ancienne dans le stockage d’énergie solaire. On les retrouve sous plusieurs formes : plomb ouvert, AGM ou gel.
Si elles restent accessibles financièrement, leur faible capacité de charge et leur taux de rendement inférieur aux technologies au lithium les rendent peu intéressantes pour un usage résidentiel sur le long terme.
Profondeur de décharge : 50 à 70%
Rendement : 75 %
Durée de vie : de 3 à 8 ans
Nombre de cycles : 600 à 1 200 cycles
Avantages : Accessible pour petits budgets
Inconvénients : Faible durée de vie, DoD réduite, nécessite un entretien (pour les modèles au plomb ouvert)
Batterie virtuelle vs batterie physique : quelle solution pour quelle capacité ?
Depuis quelques années, la batterie virtuelle s’impose comme une nouvelle option aux particuliers qui souhaitent autoconsommer la plus grande partie de leur énergie solaire.
Nous avons choisi de comparer la batterie physique et la batterie virtuelle.
- La batterie physique
La batterie physique permet un stockage local, depuis chez soi. Elle offre une véritable autonomie et indépendance énergétique. Elle permet également de se protéger contre les coupures de courant, ce qui peut être intéressant pour les zones à risque.
Prix : de 300 à 1 000 euros / kWh
- La batterie virtuelle
La batterie virtuelle est une solution simple à mettre en place pour les propriétaires qui n’ont pas investi dans une batterie solaire physique, ou qui n’ont pas de place pour l’installer. Le particulier ne “stocke” pas réellement son énergie solaire : il l’envoie à son fournisseur, qui convertit l’énergie en “crédit de kWh”. Lorsque le client souhaite à nouveau se fournir en énergie, il consomme directement les crédits.
Cependant, cette solution dépend entièrement du réseau et ne fonctionne pas en cas de coupure ou de panne.
Prix : abonnement de 20 à 40 euros / mois
Les critères techniques qui influencent la capacité réelle de votre batterie solaire
Une batterie solaire est livrée avec une capacité de base fixée par le fabricant. Mais en réalité, cette capacité peut varier, selon la profondeur de décharge, l’utilisation et le stockage de la batterie. Nous allons voir les critères qui peuvent allonger ou au contraire réduire drastiquement la durée de vie de votre batterie.
La profondeur de décharge (DoD) : le facteur décisif
Si nous vous reparlons de la DoD, c’est parce que trop de personnes ont tendance à ignorer ces données. Or, la DoD est essentielle, surtout pour les batteries au plomb, où elle avoisine les 50%.
Lorsque vous faites votre choix, optez si possible pour une batterie avec une DoD élevée, afin de pouvoir profiter d’un maximum de capacité.
Le nombre de cycles et la durée de vie : protéger sa capacité dans le temps
La longévité d’une batterie solaire n’est pas indiquée en années, mais en nombre de cycles.
Un cycle = une décharge + une recharge complète. (Jusqu’à la DoD)
On estime qu’une batterie effectue en moyenne 1 cycle/jour.
Les batteries au plomb affichent entre 400 et 1 200 cycles, selon qu’elles sont à plomb ouvert, AGM ou gel.
Les batteries au lithium-ion et au lithium-fer-phosphate (LiFePO4) affichent entre 4 000 et 6 000 cycles, soit entre 10 et 15 ans de durée de vie.
À NOTER
Si une batterie est déchargée en dessous de la DoD, elle perd en capacité de stockage et en durée de vie.
Rendement énergétique et tension de la batterie
Le rendement énergétique d’une batterie solaire correspond à sa capacité à restituer l’énergie qu’elle a stockée. En bref : c’est le rapport entre l’énergie injectée dans la batterie et celle que vous pourrez réellement récupérer.
Les batteries lithium affichent un excellent rendement, généralement compris entre 95 et 98 %. Ce qui veut dire que pour 10 kWh stockés, elle peut en restituer 95%.
La tension de la batterie est un autre critère clé. Cette fois-ci, elle doit être compatible avec votre onduleur et votre installation. En général, les installations photovoltaïques de particuliers possèdent des tensions allant de 12V à 24V.
L’importance de l’onduleur
Peu de gens le savent, mais une batterie solaire n’est pas compatible avec un onduleur classique. Il est nécessaire d’avoir un onduleur hybride. Ces onduleurs sont spécifiquement conçus pour gérer à la fois vos panneaux et votre solution de stockage.
Si vous possédez déjà un appareil, assurez-vous que celui-ci est compatible avec une batterie solaire.
Prix d’une batterie solaire selon sa capacité de stockage
Fourchettes de prix par technologie et par kWh
Pour comparer les coûts de plusieurs batteries solaires, on estime le prix par kWh.
Voici le prix des batteries par kWh pour chaque technologie :
- Batteries LFP : 500 € – 1 100 € / kWh
- Batteries lithium-ion NMC : 500 € – 900 € / kWh
- Batteries plomb ouvert : 200 à 300 €/kWh
- Batteries AGM : 200 à 250 €/kWh
- Batteries Gel : 200 à 500 €
Rentabilité et retour sur investissement selon la capacité choisie
La question qui revient systématiquement est : une batterie solaire peut-elle vraiment être rentable ?
En moyenne, la durée du retour sur investissement d’une batterie solaire est de 8 à 12 ans.
Il faut prendre la durée du retour sur investissement de l’installation photovoltaïque, + 1 à 2 ans, selon la taille de la batterie.
Optimiser l’utilisation de sa capacité de stockage au quotidien
Pour rentabiliser son investissement au plus vite, il est nécessaire d’optimiser sa façon de consommer. Voici nos conseils afin de rapidement amortir la capacité de stockage de sa batterie :
Maximiser son taux d’autoconsommation avec la bonne capacité
La première chose à faire est d’augmenter son niveau d’autoconsommation. Pour cela, nous vous conseillons de :
- Privilégier l’utilisation des appareils énergivores (comme le chauffe-eau, four, lave-linge) en journée pour ne pas trop se reposer sur la batterie.
- Suivre les cycles de charge/décharge de la batterie en évitant de descendre trop bas et en réduisant à un cycle / jour si possible.
- Utiliser la domotique pour programmer la mise en marche/arrêt des appareils selon les périodes de forte autoproduction.
Batteries modulables et évolutives : commencer petit et monter en capacité
Si vous n’êtes pas certains de la capacité de stockage dont vous avez besoin, vous pouvez opter pour une batterie modulable. Visez la capacité de stockage minimale estimée et ajoutez de nouveaux modules (simples à installer) dans le cas où vous souhaitez une plus grande capacité.
Parmi les marques de batteries évolutives que nous vous conseillons se trouvent Soluna ou encore Zendure.
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