Activité 8 – Batterie domotique et onduleur hybride SITUATION PRO

Ch02 – Conversion DC/AC | Terminale ICCER | ⏱ 35 min

Dernière mise à jour : 2 juin 2026

Ce que tu vas apprendre :

Comprendre le rôle d'un onduleur hybride
Calculer la capacité utile d'une batterie lithium
Évaluer la rentabilité d'un stockage domestique

🤔 Avant de commencer

Pourquoi une batterie domestique de 10 kWh ne stocke-t-elle pas réellement 10 kWh utilisables ?

2 raisons : (1) la profondeur de décharge (DoD) est limitée à 80-95 % (selon technologie) pour préserver la batterie. (2) Le rendement charge-décharge est de 90-95 % (pertes Joule + conversion DC/AC/DC). Sur 10 kWh nominaux : utilisable ≈ 8 kWh effectivement disponibles à la maison. Conséquence : ne pas surestimer en calculant la rentabilité.

Situation – Sandrine, technicienne batteries domotiques (Toulouse)

Sandrine, technicienne chez « SmartÉnergie 31 » à Toulouse, installe un système Solar Edge avec onduleur hybride 5 kW + batterie LFP 10 kWh chez un client autoconsommateur PV. Elle vérifie le dimensionnement et la rentabilité.

📖 Vocabulaire

Onduleur hybride: Onduleur intégré gérant 3 flux : panneaux PV, batterie, réseau. Optimise l'autoconsommation.
LFP (LiFePO₄): Lithium-fer-phosphate. Plus stable thermiquement que NMC, plus sûr en domestique. Durée vie 6 000+ cycles.
BMS: Battery Management System. Pilote la charge/décharge cellule par cellule, équilibrage, protection thermique.
SOC, DoD: State of Charge (état charge %) / Depth of Discharge (profondeur décharge %). Inverse l'un de l'autre.

Document 1 — Installation client Sandrine

Panneaux PV : 6 kWc → production 7 200 kWh/an.
Onduleur SolarEdge SE5000H : 5 kW AC sortie, rendement 97 %.
Batterie LFP : 10 kWh nominaux, DoD utile 90 % → 9 kWh utilisables.
Rendement charge-décharge cycle complet : 92 %.
Maison : conso annuelle 5 000 kWh, dont 60 % en journée (autoconso directe) et 40 % le soir/nuit (utilité batterie).
Investissement supplémentaire batterie : 8 000 €.
Tarif élec achat : 0,18 €/kWh. Tarif revente surplus OA : 0,10 €/kWh.

Problématique : La batterie est-elle rentable, et quel SOC moyen ?

Q1 APP

Énergie utile par cycle (9 kWh utilisables × rendement 92 %).

E_cycle = 9 × 0,92 = 8,28 kWh par cycle.

Soit 17 % de perte vs capacité nominale 10 kWh.

Q2 REA

Conso soir/nuit annuelle (40 % de 5 000 kWh).

E_soir = 0,40 × 5 000 = 2 000 kWh/an.

Cette énergie est ce que la batterie peut « capturer » du surplus PV diurne pour usage soirée.

Q3 REA

Nombre de cycles annuels pour fournir ces 2 000 kWh (par tranche de 8,28 kWh).

N_cycles = 2 000 / 8,28 ≈ 241 cycles/an.

Soit ≈ 0,66 cycle par jour, conforme à un usage domestique typique. Sur durée vie 6 000 cycles : 25 ans théoriques.

Q4 ANA

Économie annuelle batterie (vs sans : on aurait revendu le surplus puis racheté le soir).

Sans batterie : 2 000 kWh soirée vendus à 0,10 €/kWh (le jour) = 200 €. Rachetés à 0,18 €/kWh le soir = 360 €. Coût net : 360 − 200 = 160 €.

Avec batterie : 0 € (auto-conso directe).

Économie : 160 €/an... Modeste.

+ 17 % de perte rendement à compter : économie réelle ≈ 130 €/an.

Q5 ANA

ROI batterie (investissement 8 000 €).

ROI = 8 000 / 130 ≈ 62 ans. Très long !

Conclusion : la batterie n'est PAS rentable au tarif actuel en France. Le différentiel achat/revente est trop faible.

Devient rentable si : (1) écart achat/revente s'élargit, (2) coupures fréquentes (résilience), (3) tarif heure de pointe TEMPO élevé.

Q6 ANA

Cas où la batterie est utile ?

Zone insulaire (Corse, DOM-TOM) : tarif élec à 0,30-0,40 €/kWh, ROI 15-20 ans.
Site isolé sans réseau (chalet montagne) : alternative au groupe électrogène.
Auto-coupures fréquentes : argument résilience prime sur le ROI.
Tarif TEMPO : 22 jours à 0,75 €/kWh en hiver. Batterie de 10 kWh évite 75 € × 22 = 1 650 €/an pendant ces jours.

En France métropolitaine standard : attendre que les batteries baissent à 3 000-4 000 € HT pour ROI raisonnable. Estimation 2027-2030.

Q7 VAL

Conseil de Sandrine au client : faut-il installer la batterie maintenant ?

Sandrine déconseille pour des raisons purement économiques. Mais propose :

Préparer l'installation : onduleur hybride (vs string simple) qui acceptera une batterie plus tard. Surcoût marginal 200-400 €.
Câblage pré-positionné : passer un câble DC vers l'emplacement futur batterie. 50-100 € de plus.
Si motivation « résilience » ou « TEMPO » : alors batterie justifiée même sans ROI court.

Le client choisit : 90 % décline batterie immédiate, 10 % l'achète pour conviction écolo ou résilience.

Q8 COM

Conseil de Sandrine (4 lignes).

Batterie LFP 10 kWh — Sandrine (SmartÉnergie 31 Toulouse)
• Économie réelle : 130 €/an. ROI 62 ans. PAS rentable au tarif standard 2026.
• Onduleur hybride à installer (compatibilité batterie future). +300 € seulement.
• Câblage DC pré-positionné en option (+100 €).
• Batterie justifiée si zone insulaire, site isolé, ou tarif TEMPO actif.

✅ Auto-évaluation

Je connais DoD, rendement charge/décharge. Je calcule l'énergie utile par cycle. J'évalue un ROI batterie domestique.

Bonus — Pourquoi LFP plutôt que NMC ?

2 grandes familles de batteries lithium :

NMC (Nickel-Manganèse-Cobalt) : densité énergétique élevée (200-250 Wh/kg). Utilisé en VE (compacité). Mais : risque thermal runaway, cobalt cher et controversé.
LFP (Lithium-Fer-Phosphate) : densité plus faible (110-140 Wh/kg) mais très sûr thermiquement, sans cobalt, durée de vie x2 (6 000 cycles vs 2 500). Idéal pour stationnaire domestique.

2026 : la quasi-totalité des batteries domestiques sont LFP (BYD, CATL). VE basculent aussi vers LFP pour modèles éco (Tesla Standard Range, BYD).

À retenir

Onduleur hybride gère PV + batterie + réseau pour autoconsommation maximale.
Énergie utile batterie = capacité × DoD × rendement (typiquement 80 % du nominal).
Batterie domestique : ROI typique 50-100 ans en France métropolitaine.
Pré-équipement (onduleur hybride) reste pertinent pour évolutivité.

📚 §7 (Onduleur) + §8 (Chaîne conversion) de la leçon Ch02.