Une batterie domestique comme alimentation de secours
Quelle valeur ajoutée cela peut-il apporter?
Le marché des batteries domestiques connaît une croissance lente mais régulière. Malgré un délai de rentabilité relativement long, une batterie domestique peut offrir l'avantage de continuer à fournir de l'énergie électrique même en cas de coupures de courant sur le réseau. Voici un aperçu de la situation.
Contexte
Ces dernières années, la batterie domestique a évolué, passant d’un simple outil permettant d’augmenter la consommation de l’énergie solaire produite sur place à un élément à part entière de la gestion énergétique des logements. Parallèlement, la sécurité d’approvisionnement en électricité fait l’objet d’une attention grandissante. L’électrification croissante des bâtiments, notamment l’augmentation du nombre de pompes à chaleur, de bornes de recharge et de la production décentralisée, entraîne une charge de plus en plus importante sur le réseau électrique. Bien que la Belgique dispose encore d’un réseau électrique très fiable, les débats autour de la congestion du réseau, des pics de charge et de la sécurité d’approvisionnement s’intensifient.
Dans ce contexte, la question se pose de plus en plus souvent de savoir si une batterie domestique peut également servir de source d’alimentation de secours en cas de coupure de courant. Pour de nombreux ménages, cette fonctionnalité ne constitue pas encore aujourd’hui un argument de poids lors de l’achat d’une batterie domestique, mais les installateurs constatent toutefois un intérêt croissant.
Pourquoi une alimentation de secours?
Par alimentation de secours, on entend la capacité d’une installation à continuer d’alimenter en énergie les appareils électriques essentiels en cas de coupure de courant. Traditionnellement, cette fonction était assurée par des générateurs diesel ou des systèmes UPS. Les batteries domestiques modernes peuvent prendre le relais, partiellement ou entièrement.
Le besoin en alimentation de secours s'accroît pour diverses raisons. L'électricité est devenue un service public essentiel pour le chauffage, la communication, la sécurité et la mobilité. Une coupure de connexion Internet peut rendre le télétravail impossible, tandis qu'une pompe à chaleur à l'arrêt réduit considérablement le confort d'un logement.
L'alimentation de secours est particulièrement importante pour:
- les logements équipés de pompes à chaleur
- les logements équipés d’appareils médicaux
- les télétravailleurs et les indépendants
- les logements équipés de systèmes domotiques et de sécurité sophistiqués
- les zones rurales où les coupures de courant peuvent durer plus longtemps
- les utilisateurs qui recherchent une autonomie énergétique maximale
Fonctionnement d’une batterie domestique
Une batterie domestique stocke l’énergie électrique provenant de panneaux solaires ou du réseau public. Dans la plupart des applications résidentielles, il s’agit aujourd’hui de batteries lithium-ion ou LFP.
Lorsque les panneaux solaires produisent plus d’électricité qu’il n’en est immédiatement consommé, l’excédent est stocké dans la batterie. Lorsque la production est insuffisante, la batterie restitue l’énergie stockée au logement.
Chaque conversion entraîne des pertes. Les systèmes modernes atteignent toutefois un rendement aller-retour (également appelé RTE) d’environ 85 à 95%. Cela signifie que sur 10 kWh d’énergie stockée, il reste généralement entre 8,5 et 9,5 kWh disponibles pour la consommation.
Mais le stockage de l’énergie solaire n’est pas la seule fonctionnalité. Un système de batterie peut également jouer un rôle dans la gestion des pics de puissance, la gestion de l’énergie, le soutien au réseau, la protection contre les surcharges et donc également servir d’alimentation de secours. Le système de gestion de l’énergie (EMS) constitue à cet égard le cerveau de l’installation. Il surveille la production, la consommation, l’état de charge et les échanges avec le réseau, et gère la batterie de manière optimale.
Fonctionnement technique en mode alimentation de secours
Une batterie domestique standard cesse généralement de fonctionner dès que la tension du réseau vient à manquer. Cette mesure est prise pour des raisons de sécurité. En effet, sans dispositifs spéciaux, une installation n’est pas autorisée à réinjecter de la tension dans un réseau hors tension.
Dans le cas d’une batterie dotée d’une fonctionnalité de secours, l’onduleur détecte la coupure de tension du réseau presque immédiatement. Le logement est alors déconnecté électriquement du réseau de distribution (off-grid) et le système passe en mode autonome.
Avec une batterie dotée d’une fonctionnalité de secours, l’onduleur détecte la coupure de la tension du réseau presque immédiatement
Selon le fabricant et la configuration, cette commutation s'effectue en quelques millisecondes à quelques secondes. Les applications critiques utilisent généralement une commutation en moins de 20 millisecondes.
La différence entre une batterie avec et sans fonction d’alimentation de secours réside principalement dans l’onduleur hybride, l’interface de secours, les composants de commutation et la configuration logicielle. Il existe deux approches: la sauvegarde complète ou la sauvegarde sélective.
Dans le cas de la sauvegarde complète, l’ensemble du logement est alimenté en cas de coupure de courant. Cela nécessite une batterie et un onduleur capables de fournir une puissance suffisante pour toutes les charges ou tous les appareils connectés. Dans le cas de la sauvegarde sélective, seuls les circuits présélectionnés restent actifs. Des exemples seront donnés plus loin dans cet article.
La mise en place d’une alimentation de secours nécessite généralement des composants supplémentaires:
- commutateur de transfert automatique (ATS)
- boîtier de secours
- relais de commutation
- compteur d’énergie
- tableau de distribution supplémentaire pour les circuits critiques
- dispositifs de protection conformes au RGIE
Dans la pratique, on installe souvent un tableau d'alimentation de secours séparé auquel sont raccordés uniquement les consommateurs prioritaires. Cela réduit considérablement la capacité de batterie nécessaire.
En cas d’activation, le processus se déroule comme suit:
- la tension du réseau est coupée
- la coupure de tension est détectée
- l'ATS ou le boîtier de secours coupe la connexion au réseau
- le mode îlot est activé
- le circuit d'alimentation de secours est alimenté par la batterie
- l'EMS surveille la charge et l'état de la batterie
- une resynchronisation automatique a lieu après le rétablissement du réseau
Les installations existantes peuvent parfois être équipées a posteriori d’une fonctionnalité d’alimentation de secours, mais cela dépend fortement de l’onduleur utilisé. En effet, sur de nombreux systèmes plus anciens, il est nécessaire de remplacer l’onduleur.
Lors de rénovations, le tableau de distribution existant constitue souvent le principal défi. Les projets de construction neuve offrent davantage de liberté pour prévoir, dès la conception, un circuit d'alimentation de secours distinct.
Fonction d’alimentation de secours
La compatibilité est un point important à prendre en compte. Toutes les batteries ne fonctionnent pas avec tous les onduleurs. Les fabricants fournissent souvent des listes de compatibilité certifiées qui doivent être strictement respectées.
Les onduleurs hybrides disposent généralement des possibilités de secours les plus complètes. Les panneaux solaires et la batterie étant directement raccordés au même onduleur, la transition vers le fonctionnement en îlot peut s’effectuer efficacement. Dans le cas des systèmes couplés en courant alternatif (où le courant continu provenant des panneaux solaires est d’abord converti en courant alternatif), les possibilités dépendent du convertisseur de batterie utilisé. Tous les systèmes ne prennent pas en charge l’alimentation de secours.
En cas de coupure de courant, le système de gestion de l’énergie (EMS) joue un rôle crucial. Il détermine quelles charges restent actives, surveille l’état de charge et empêche la surcharge de l’onduleur.
De nombreux systèmes modernes peuvent continuer à utiliser les panneaux solaires pendant une coupure de courant. La maison fonctionne alors comme un micro-réseau autonome dans lequel les panneaux solaires alimentent directement les consommateurs et l’énergie excédentaire éventuelle recharge la batterie. Des restrictions techniques s’appliquent toutefois dans ce cas. La production ne doit jamais dépasser ce que les consommateurs et la batterie peuvent absorber. C’est pourquoi les onduleurs réduisent dynamiquement la production photovoltaïque lorsque la batterie est pleine.
Puissance et autonomie
Pour les applications d’alimentation de secours, il ne suffit pas de se limiter à la capacité de la batterie. La puissance continue et la puissance de pointe de l’onduleur sont également déterminantes. Des problèmes surviennent surtout avec les appareils présentant des courants de démarrage élevés, tels que les pompes à chaleur, les bornes de recharge, les plaques à induction, la climatisation et les chauffe-eau électriques.
Les circuits d’alimentation de secours typiques comprennent quelques circuits d’éclairage (LED), le réfrigérateur et le congélateur, les équipements Internet et réseau, la commande de la chaudière ou de la pompe à chaleur, les systèmes de sécurité, quelques groupes de prises électriques et, éventuellement, le système de ventilation.
L’autonomie, c’est-à-dire la durée pendant laquelle la batterie domestique peut fournir une alimentation de secours, peut être calculée comme suit:
Autonomie [heures] = capacité utile de la batterie [kWh] / puissance moyenne [kW]
Théoriquement, une batterie de 10 kWh alimentant une consommation moyenne de 1 kW offre environ 10 heures d’autonomie.
Cependant, plusieurs facteurs importants influent sur cette autonomie: l’état de charge au moment de la panne, la température ambiante, l’âge de la batterie, le rendement de l’onduleur, le profil de charge et la disponibilité éventuelle d’une production solaire.
Alimenter une maison entière pendant plusieurs jours n’est généralement pas réaliste sans une très grande capacité de batterie. En revanche, une combinaison de panneaux solaires et de batterie peut prolonger considérablement l’autonomie.
Sécurité
Empêcher le réinjection dans le réseau public est une priorité absolue. Pour cela, on utilise des fonctions anti-îlotage et des sectionneurs automatiques.
En effet, un système d’alimentation de secours mal raccordé peut entraîner des risques graves, tels que des risques d’incendie, des dommages matériels, mais aussi, par exemple, une instabilité du réseau pouvant aller, dans les cas extrêmes, jusqu’à l’électrocution du personnel.
Les dispositifs de protection méritent donc une attention particulière. Les protections contre les courts-circuits, les disjoncteurs différentiels et les protections contre les surintensités doivent fonctionner correctement aussi bien en mode réseau qu’en mode îlot. L’installation de mise à la terre reste également essentielle.
Selon la configuration, des mesures supplémentaires peuvent s’avérer nécessaires pour détecter les courants de défaut pendant le fonctionnement de secours. Lors du contrôle RGIE, on vérifie notamment s’il existe une séparation correcte entre le fonctionnement sur réseau et le fonctionnement en îlotage, si les systèmes de commutation fonctionnent conformément aux prescriptions et si les éléments standard sont en ordre: fonctionnement et protection, schémas et documentation, mise à la terre et liaisons équipotentielles.
Réglementation et autonomie
Pour les installations dotées d’une alimentation de secours, diverses dispositions du RGIE sont applicables. Les prescriptions relatives aux sources d’énergie alternatives, aux dispositifs de protection, à la séparation des sources d’énergie et à la protection contre le retour d’énergie revêtent une importance particulière.
Par ailleurs, des normes spécifiques s’appliquent aux onduleurs, aux systèmes de commutation automatique, aux composants de protection et à la fonctionnalité anti-îlotage.
Comme toujours, l’installateur doit fournir au client final au moins les documents suivants: le schéma unifilaire et le schéma de situation, les fiches techniques et le mode d’emploi, ainsi qu’un rapport d’inspection.
En cas d’extension d’une installation existante, un nouveau contrôle et la mise à jour des schémas sont généralement requis.
Une fonction d’alimentation de secours augmente le coût du projet de quelques centaines à plusieurs milliers d’euros, selon la configuration choisie
Coûts et rentabilité
Une fonction d’alimentation de secours augmente le coût du projet de quelques centaines à plusieurs milliers d’euros, selon la configuration choisie. Ce surcoût est principalement dû au boîtier de secours ou au système ATS, au câblage supplémentaire, aux tableaux de distribution supplémentaires et aux onduleurs plus puissants.
D'un point de vue économique, l'alimentation de secours est difficile à justifier uniquement sur la base des économies d'énergie. Pour la plupart des particuliers, elle reste essentiellement une fonction de confort et de continuité. Les arguments avancés sont généralement la fiabilité opérationnelle, la protection des équipements critiques ou l'indépendance énergétique.
Avenir et tendances
Le marché belge des batteries domestiques continue de connaître une forte croissance. Selon les chiffres de Fluvius, environ 29.500 nouvelles batteries domestiques ont été installées en Flandre en 2025, ce qui représente une croissance de plus de 50% par rapport à l’année précédente. Sur le plan technologique, les batteries évoluent vers une densité énergétique plus élevée et une durée de vie plus longue.
Les communautés énergétiques et les services de flexibilité renforceront également le rôle des batteries domestiques. Celles-ci ne se contenteront pas de stocker de l’énergie pour leur propre consommation, mais participeront aussi activement à des services de soutien au réseau.
Les technologies 'vehicle-to-home' (V2H) et 'vehicle-to-grid' (V2G) constituent une évolution majeure dans ce domaine. La batterie d’une voiture électrique sert alors de source d’énergie temporaire pour le logement, voire pour le réseau électrique.
Étant donné que les véhicules électriques modernes sont équipés de batteries d’une capacité de 50 à 100 kWh, ils disposent d’une capacité de stockage bien supérieure à celle de la plupart des batteries résidentielles. À terme, les véhicules électriques pourraient donc devenir une alternative ou un complément intéressant aux systèmes classiques d’alimentation de secours.
Remerciements: Fox ESS, Fronius, Goodwe, SMA
