Simulation de batterie : suivre l’état de charge
09.10.2026
Pour évaluer une batterie solaire, il faut suivre l’énergie stockée à chaque pas de temps, pas seulement comparer production et consommation sur l’année. Un exemple simple montre comment le surplus charge la batterie, puis comment la consommation la décharge.
Pourquoi le bilan annuel ne suffit pas
Une production annuelle de 5 000 kWh et une consommation annuelle de 5 000 kWh ne disent pas si les deux coïncident. Le solaire produit surtout quand il y a du soleil ; une batterie sert précisément à déplacer une partie de cette énergie vers un autre moment. Le Department of Energy décrit cet enjeu comme un équilibre entre production et demande. Pour l’évaluer, le FEMP s’appuie sur des séries temporelles de charge et de décharge, par exemple à l’heure, plutôt que sur une seule somme annuelle. Le calendrier importe : un excédent à midi ne peut pas alimenter rétroactivement un pic du matin.
L’état de charge, une mémoire pas à pas
Dans une simulation, l’état de charge (SoC) représente l’énergie encore stockée, exprimée ici en pourcentage d’une capacité utile définie. À chaque intervalle, on part du SoC précédent, on ajoute l’énergie effectivement stockée depuis le surplus solaire, puis on retranche l’énergie prélevée pour servir les usages. Le résultat reste entre les bornes de fonctionnement retenues dans le modèle : une réserve basse et un maximum. Cette mise à jour successive est la différence essentielle avec un bilan énergétique annuel : elle conserve la trace de ce qui était disponible avant chaque consommation. La batterie permet ainsi de reporter une partie du solaire vers les usages nocturnes.
Un exemple chiffré, volontairement simple
Supposons, à titre illustratif, une batterie dont la capacité utile est de 10 kWh, avec un SoC initial de 40 %. Elle contient donc 4 kWh. Un surplus de 2 kW durant une heure, avec un rendement de charge supposé de 90 %, ajoute 1,8 kWh : le SoC devient 58 %. Plus tard, une décharge délivrant 1,5 kW pendant deux heures, avec un rendement de décharge supposé de 90 %, retire environ 3,33 kWh du stock : il reste près de 2,47 kWh, soit environ 25 %. Ce calcul simplifié ignore les limites instantanées de puissance, les auxiliaires et les variations de rendement. La puissance disponible et la quantité d’énergie stockable ne sont pas interchangeables ; les deux doivent être vérifiées séparément.
Choisir le pas temporel selon la question
Un pas horaire est facile à interpréter et cohérent avec de nombreuses séries de consommation. Mais il lisse les variations à l’intérieur de l’heure : il peut donc masquer un court appel de puissance ou un surplus bref. Pour un premier dimensionnement énergétique, des données horaires cohérentes peuvent suffire ; pour examiner une commande rapide, un pic court ou une contrainte d’onduleur, il faut une résolution plus fine si les mesures d’entrée la permettent. Réduire artificiellement le pas en interpolant des valeurs horaires n’ajoute pas de mesure réelle. La production photovoltaïque elle-même dépend des entrées et hypothèses du modèle : PVWatts, par exemple, tient compte de l’irradiance et de la température de cellule.
Les hypothèses qui changent le résultat
Documentez au minimum la capacité utile (et non seulement nominale), le SoC au début du calcul, la réserve minimale, les rendements, les puissances maximales de charge et de décharge, ainsi que la règle de priorité entre autoconsommation, export et recharge. Précisez aussi si la batterie peut être rechargée par le réseau. Une période d’un an ne garantit pas à elle seule un scénario représentatif : une météo, un profil de consommation ou un état de départ différents peuvent modifier la trajectoire. Enfin, les outils photovoltaïques ont un domaine d’application propre ; Sandia indique que PVWatts n’est pas recommandé pour les modules à couche mince. Une simulation utile doit rendre ces choix visibles, au lieu de présenter un seul chiffre annuel comme une prédiction certaine.
Que regarder dans les résultats
Au-delà des kilowattheures annuels, examinez la courbe de SoC, le nombre et la durée des passages à la limite haute ou basse, l’énergie solaire non stockée, l’énergie réellement restituée et les périodes où le réseau complète l’alimentation. Comparez les heures où la batterie est pleine à celles où un surplus apparaît : un stockage déjà saturé ne peut pas absorber l’excédent suivant. Comparez aussi les heures de faible SoC aux appels de consommation. Ces traces ne prédisent pas à elles seules la facture ou la durée de vie réelle, mais elles révèlent si les hypothèses de capacité et de commande correspondent au profil étudié.